华师一附中2018届高三物理滚动复习(11)(解析)

华师一附中2018届高三物理滚动复习（11）命题人：张菡1、在“用DIS研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中时，甲、乙两组分别用如图1(a)、(b)所示的实验装置进行实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量小车，位移传感器(B)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(A)固定在轨道一端.甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a－F图象.图1(1)甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是________________________________.(2)图2中符合甲组同学作出的实验图象的是________；符合乙组同学作出的实验图象的是________.图2答案(1)小车的质量远大于重物的质量(2)②①解析(1)位移传感器(B)属于发射器.(2)在该实验中实际是：mg＝(M＋m)a，要满足mg＝Ma，应该使重物的质量远小于小车的质量.即小车的质量远大于重物的质量.(3)在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比；由实验原理：mg＝Ma得a＝mgM而实际上a′＝mgM＋m，即随着重物的质量增大，不再满足重物的质量远小于小车的质量，所以图中符合甲组同学作出的实验图象的是②.乙组直接用力传感器测得拉力F，随着重物的质量增大，拉力F测量是准确的，a－F关系为一倾斜的直线，符合乙组同学作出的实验图象的是①.2、为验证“拉力做功与物体动能变化的关系”，某同学到实验室找到下列器材：长木板(一端带定滑轮)、电磁打点计时器、质量为200g的小车、质量分别为10g、30g和50g的钩码、细线、学生电源(有“直流”和“交流”挡).该同学进行下列操作：A.组装实验装置，如图3(a)所示B.将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车C.选用50g的钩码挂在拉线的挂钩P上D.释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带E.在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带，如图(b)所示F.进行数据采集与处理图3请你完成下列问题：(1)进行实验时，学生电源应选择用________挡(选填“直流”或“交流”).(2)该同学将纸带上打出的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6(相邻两个计数点间还有四个点未画)，各计数点间的时间间隔为0.1s，如图(b)所示.该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图(b)上.则在打计数点4时，小车的速度大小为________m/s；如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为________J，小车的动能增量为________J.(取重力加速度g＝9.8m/s2，结果均保留两位有效数字)(3)由(2)中数据发现，该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论，且对其他的点(如2、3、5点)进行计算的结果与“4”计数点相似.你认为产生这种实验结果的主要原因有(写出两条即可)①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________.解析(1)打点计时器是一种计时仪器，使用交流电源；(2)根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，相邻的两个计数点间的时间间隔为T＝0.1s，得：v4＝x352T＝0.185－0.0690.2m/s＝0.58m/s，在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为：W＝mgx04＝0.05×9.8×0.12J≈0.059J；小车的动能增量为：ΔEk＝12Mv24＝12×0.2×0.582J≈0.034J；(2)该实验产生误差的主要原因一是钩码重力大小并不等于绳子拉力的大小，设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：F＝Ma①对钩码有：mg－F＝ma②F＝Mm＋Mmg，由此可知当M≫m时，钩码的重力等于绳子的拉力，显然该实验中没有满足这个条件；另外该实验要进行平衡摩擦力操作，否则也会造成较大误差.答案(1)交流(2)0.585.9×10－23.4×10－2(3)①小车质量不满足远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③没考虑钩码动能的增加.3、探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图4所示.实验过程中有平衡摩擦力的步骤，并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，即分别为W0、2W0、3W0、4W0….图4(1)实验中首先通过调整木板倾斜程度平衡摩擦力，目的是________(填写字母代号).A.为了释放小车后小车能做匀加速运动B.为了增大橡皮筋对小车的弹力C.为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D.为了使小车获得较大的动能(2)图5是在正确操作情况下打出的一条纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一部分，已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度vm＝________m/s(保留3位有效数字).图5(3)几名同学在实验中分别得到了若干组橡皮筋对小车做的功W与小车获得的最大速度vm的数据，并利用数据绘出了下列给出的四个图象，你认为其中正确的是________.答案(1)C(2)1.22(3)D解析(1)实验目的是探究合外力做功与物体速度的关系，平衡摩擦力后，橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功.(2)由图可知，小车先做加速度变化的加速运动，后做匀速运动.当小车做匀速运动时，小车获得的速度最大，即vm＝2.44×10－20.02m/s＝1.22m/s.(3)由W∝v2m，知D正确.4、为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图6所示的实验装置：图6(1)以下实验操作正确的是()A.将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动B.调节滑轮的高度，使细线与木板平行C.先接通电源后释放小车D.实验中小车的加速度越大越好(2)在实验中，得到一条如图7所示的纸带，已知相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1s，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分别为3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm，则小车的加速度a＝________m/s2(结果保留两位有效数字).图7(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a—F图线，如图8所示.图线________是在轨道倾斜情况下得到的(填“①”或“②”)；小车及车中砝码的总质量m＝________kg.图8答案(1)BC(2)0.34(3)①0.5解析(1)将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是细线的拉力，故选项A错误；细线的拉力为小车的合力，所以细线与木板平行，则应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，故B正确；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，先接通电源后释放小车，故选项C正确；实验时，为了减小实验的误差，小车的加速度适当大一些，故D错误.(2)根据作差法得：a＝x6＋x5＋x4－x3－x2－x19T2≈0.34m/s2.(3)由图象可知，当F＝0时，a≠0，也就是说当细线上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高，所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的，根据F＝ma得a－F图象的斜率k＝1m，由a－F图象得图象斜率k＝2，所以m＝0.5kg.5、如图9甲所示为验证机械能守恒定律的实验简图，地面以下为较松软的泥土.实验时把一质量为m的铁块举到离地面高为H的地方，让其自由下落，落入泥土中.铁块下面贴有力传感器(质量忽略不计)，可测得泥土中任意深度h处铁块受到的阻力Ff，图乙为计算机根据所测数据绘制的拟合图象(横轴表示深度h，单位cm，纵轴表示阻力Ff，单位N).图9分析图象数据，可得出铁块受到的阻力Ff与深度h的关系为________(选填“Ff＝kh2”、“Ff＝kh3”或“Ff＝kh4”).某次实验中，铁块下落深度为h1时停止运动，尝试写出铁块从下落到落地前验证其机械能守恒定律的方程________(比例系数k为已知)答案Ff＝kh3mgH＝14kh41－mgh1(不能移项，移项物理意义不清晰)解析由题图乙知，当h＝2cm时，Ff＝8N，当h＝2.5cm时，Ff≈15.6N，可知铁块受到阻力Ff与深度h的关系为Ff＝kh3，对进入泥土的过程运用动能定理得：mgh1－Wf＝0－12mv2，Ff－h图线围成的面积表示克服摩擦力做功，运用数学微积分得：Wf＝14kh41，可知落地的动能为：Ek＝12mv2＝14kh41－mgh1，根据机械能守恒有：mgH＝12mv2，即mgH＝14kh41－mgh1.6、用如图10所示装置做“验证动能定理”的实验.实验中，小车碰到制动挡板时，钩码尚未到达地面.图10(1)为了保证细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是________(选填选项前的字母).A.在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力B.在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力C.调节木板左端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行D.所加钩码的质量尽量大一些(2)如图11是某次实验中打出纸带的一部分.O、A、B、C为4个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为50Hz.通过测量，可知打点计时器打B点时小车的速度大小为______m/s.图11(3)甲同学经过认真、规范地操作，得到一条点迹清晰的纸带.他把小车开始运动时打下的点记为O，再依次在纸带上取等时间间隔的1、2、3、4、5、6等多个计数点，可获得各计数点到O的距离s及打下各计数点时小车的瞬时速度v.如图11是根据这些实验数据绘出的v2－s图象.已知此次实验中钩码的总质量为0.015kg，小车中砝码的总质量为0.100kg，取重力加速度g＝9.8m/s2，则由图象可知小车的质量为________kg(结果保留两位有效数字).图11(4)在钩码总质量远小于小车质量的情况下，乙同学认为小车所受拉力大小等于钩码所受重力大小.但经多次实验他发现拉力做的功总是要比小车动能变化量小一些，造成这一情况的原因可能是__________(选填选项前的字母).A.滑轮的轴处有摩擦B.小车释放时离打点计时器太近C.长木板的右端垫起的高度过高D.钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力答案(1)AC(2)0.36(3)0.18(4)C解析(1)为保证细绳的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡时应不挂钩码，同时需保证细绳与木板平行，故选A、C.(2)vB＝AC2T＝(10.06－2.86)×10－22×0.1m/s＝0.36m/s.(3)设钩码的总质量为m，小车的质量为M，砝码的总质量为m0，对钩码mg－FT＝ma对小车和砝码FT＝(m0＋M)a，可推出a＝mgm＋m0＋M，再代入运动学公式v2＝2as得v2＝2mgm＋m0＋Ms，由此可知图象斜率为2mgm＋m0＋M，由图象可知图象斜率k＝1(注意横轴单位)，代入可得小车质量M≈0.18kg.(4)若拉力做功小于小车动能增量，说明有其他力做功，可能是平衡摩擦力过度，故C正确.7、现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺、天平、砝码、钩码若干。实验步骤如下（不考虑摩擦力的影响），在空格中填入适当的公式或文字。（1）用天平测出小车的质量m（2）让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。（3）用米尺测量A1与A2之间的距离s。则小车的加速度a＝。（4）用米尺测量A1相对于A2的高