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1、2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第5講 實驗五 探究動能定理模擬檢測
1.(xx年佛山調(diào)研)某實驗小組利用如圖5-5-13甲所示的實驗裝置測量小物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ,粗糙曲面AB固定在水平面上,其與水平面相切于B點,P為光計時器的光電門,固定在B點.實驗時將帶有遮光條的小物塊m從曲面AB上的某點自由釋放,小物塊通過光電門P后停在水平面上某點C.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.
圖5-5-13
(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d如圖5-5-13乙所示,其讀數(shù)d=________cm;
(2)為了測量動摩擦因數(shù),除遮光條寬度d及數(shù)字計時器顯示的時間t,還需要測量的物理量及其
2、符號是____________________________________________,則動摩擦因數(shù)μ=________(用測量的量表示);
(3)改變小物塊釋放位置,進行多次測量后,為了減小實驗誤差,可采用圖象法(即通過畫出較合理的圖象)來處理實驗數(shù)據(jù),你認(rèn)為應(yīng)該建立的坐標(biāo)系為:縱坐標(biāo)用物理量________,橫坐標(biāo)用物理量________.
【答案】(1)0.370 (2)光電門P與C之間的距離s (3) s
【解析】(1)主尺的刻度:3 mm,游標(biāo)尺上的第14個刻度與主尺的刻度對齊,讀數(shù)是:0.05×14=0.70 mm,總讀數(shù):3 mm+0.70 mm=3.70 mm=
3、0.370 cm;
(2)實驗的原理:根據(jù)遮光條的寬度與滑塊通過光電門的時間即可求得滑塊的速度:v=;
B到C的過程中,摩擦力做功,根據(jù)動能定理得:
-μmgs=0-mv2,
聯(lián)立以上兩式得動摩擦因數(shù)的表達(dá)式:μ=.
還需要測量的物理量是:光電門P與C之間的距離s.
(3)由動摩擦因數(shù)的表達(dá)式可知,μ與t2和s的乘積成反比,所以s與的圖線是過原點的直線,應(yīng)該建立的坐標(biāo)系為:縱坐標(biāo)用物理量,橫坐標(biāo)用物理量s.
2.(xx年福建卷)在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中(裝置如圖5-5-14甲):
圖5-5-14
(1)下列說法哪一項是正確的______.(填選項前字
4、母)
A.平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上
B.為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量
C.實驗時,應(yīng)使小車靠近打點計時器由靜止釋放
(2)圖5-5-14乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分,選取O、A、B、C計數(shù)點,已知打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz.則打B點時小車的瞬時速度大小為____m/s.(保留3位有效數(shù)字)
【答案】(1)C (2)0.653
【解析】(1)在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中,平衡摩擦力時要去掉細(xì)線另一端的鉤碼.為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,A、B錯誤.實驗時,應(yīng)使小車靠近打點計時器由靜止釋放,C正確.(2)打B點時小
5、車的瞬時速度大小為v=×10-2 m/s=0.653 m/s.
3.(xx年四川卷)如圖5-5-15甲所示,某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實驗思想、原理及操作,進行“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實驗:
圖5-5-15
(1)為達(dá)到平衡阻力的目的,取下細(xì)繩及托盤,通過調(diào)整墊片的位置,改變長木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做____________運動.
(2)連接細(xì)繩及托盤,放入砝碼,通過實驗得到圖5-5-15乙所示的紙帶.紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點,選取時間間隔為0.1 s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G.實驗時小車所受拉力為0.2
6、N,小車的質(zhì)量為0.2 kg.
請計算小車所受合外力做的功和小車動能的變化ΔEk,補填表中空格.(結(jié)果保留至小數(shù)點后第四位)
O-B
O-C
O-D
O-E
O-F
W/J
0.0432
0.0572
0.0734
0.0915
ΔEk/J
0.0430
0.0570
0.0734
0.0907
分析上述數(shù)據(jù)可知:在實驗誤差允許的范圍內(nèi)W=ΔEk,與理論推導(dǎo)結(jié)果一致.
(3)實驗前已測得托盤質(zhì)量為7.7×10-3kg,實驗時該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為______kg.(g取9.8 m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點后第三位)
【答案】(1)勻速直線 (2)0.1115 0.1105 (3)0.015
【解析】在OF過程中,小車所受合外力做的功W=F·=0.2×0.5575 J=0.1115 J.打F點時速度v=×10-2 m/s,小車動能的變化ΔEk=mv2=×0.2×2 J=0.1105 J.根據(jù)實驗時小車所受拉力為0.2 N,小車的質(zhì)量為0.2 kg可知,小車質(zhì)量不是遠(yuǎn)大于托盤和砝碼質(zhì)量之和.由mg-F=ma,F(xiàn)=Ma可得m==0.0227 kg,即托盤和砝碼質(zhì)量之和為0.0227 kg,該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為Δm=0.0227 kg-7.7×10-3 kg=0.015 kg.