2019届高三物理二轮复习练习：力学实验 夯基保分练(三) Word版含解析

夯基保分练(三) 功能和动量实验1.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。

此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。

组装的实验装置如图所示。

(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。

他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)。

A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度。

在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。

这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号)。

A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析：(1)实验要利用打点的纸带测速度，需要刻度尺，要分析动能的变化，必须要测出小车的质量，因此还需要天平。

(2)实验中调节定滑轮高度，使细绳与木板平行，是为了在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车所受的合力，D正确。

(3)在所挂钩码个数不变的情况下，要减小小车运动的加速度，可以增大小车的质量，即可在小车上加适量的砝码(或钩码)。

(4)如果用钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，发现拉力做的功总比小车动能的增量大，原因可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力做功一部分用来增大小车动能，一部分用来克服阻力做功；也可能是钩码做加速运动，因此细绳的拉力小于钩码的重力，钩码的重力做的功大于细绳的拉力做的功，即大于小车动能的增量，C、D正确。

答案：(1)刻度尺、天平(包括砝码) (2)D (3)可在小车上加适量的砝码(或钩码) (4)CD2．(2018·宁夏六盘山高中质检)某兴趣小组利用图甲所示实验装置，验证“合外力做功和动能变化的关系”。

小车及车中砝码的质量为M，沙桶和沙的质量为m，小车的速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到。

(1)对于本实验，下列说法正确的有( )A．应将木板的右端垫起，以平衡小车的摩擦力B．每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力C．用直尺测量细线的长度作为沙桶下落的高度D．在小车运动过程中，对于M、m组成的系统，m的重力做正功(2)图乙是某次实验时得到的一条纸带，O点为静止开始释放沙桶纸带上打的第一个点，速度为0。

相邻两个计数点之间的时间间隔为T，根据此纸带可得出小车通过计数点E时的速度v E＝________。

(3)若用O、E两点来研究合外力做功和动能变化的关系，需要验证的关系式为________________(用所测物理量的符号表示)。

解析：(1)为了减少实验误差，必须使木板左端垫起一个合适的角度，以平衡摩擦力，以保证合外力等于细线的拉力，实验中不需要再次平衡摩擦力，故A正确，B错误；下落高度由纸带求出，不需要测量细线的长度，故C错误；在小车运动过程中，对于M、m组成的系统，m的重力做正功，故D正确。

(2)根据匀变速直线运动的特点，E点的速度等于DF之间的平均速度，所以：v E＝s6－s42T。

(3)从O到E之间重力势能减小：ΔE p＝mgs5，动能增大：ΔE k＝12(M＋m)v2E，需要验证的是：mgs5＝18T2(M＋m)(s6－s4)2。

答案：(1)AD (2)s6－s4 2T(3)mgs5＝18T2(M＋m)(s6－s4)23．(2018·黑龙江哈尔滨师大附中检测)某活动小组利用图甲所示的装置验证机械能守恒定律。

钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为t A、t B。

用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。

测出两光电门的距离为h，当地的重力加速度为g。

(1)按如图乙所示用游标卡尺测量钢球的直径为d ，要验证机械能守恒，只要比较( ) A ．d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1t A －1t B 与gh 是否相等B ．d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2A －1t 2B 与2gh 是否相等C ．d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2B －1t 2A 与gh 是否相等D ．d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2B －1t 2A 与2gh 是否相等(2)钢球通过光电门的平均速度________。

(选填“>”或“<”)钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差________(选填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小。

解析：(1)用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，有v A ＝d t A ，v B ＝dt B，根据机械能守恒定律有：mgh ＝12mv 2B －12mv 2A ，解得mgh ＝12md 21t 2B －1t 2A ，只需比较d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2B －1t 2A 与2gh 是否相等即可验证机械能守恒。

(2)根据匀变速直线运动规律得，钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，所以钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差是系统误差，不能通过增加实验的次数减小。

答案：(1)D (2)< 不能4．(2018·河北正定中学模拟)用如图甲所示的实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒。

m 2从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

如图乙所示是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离已标注，打点计时器所接电源频率为50 Hz 。

已知m 1＝50 g 、m 2＝150 g ，则(计算结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v ＝________m/s 。

(2)在打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔE k ＝________J ，系统势能的减少量ΔE p ＝________J 。

(取当地的重力加速度g ＝10 m/s 2)(3)若某同学作出12v2图像如图丙所示，则当地的重力加速度g ＝________ m/s 2。

解析：(1)在纸带上打下计数点5时的速度v 5＝x 4610T＝＋－20.2m/s ＝2.4 m/s 。

(2)在打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 25＝ 12×0.2×2.42J≈0.58 J，系统势能的减少量ΔE p ＝(m 2－m 1)gh ＝0.1×10×(38.40＋21.60)× 10－2J ＝0.60 J 。

(3)由能量关系可知12(m 1＋m 2)v 2＝(m 2－m 1)gh ，即12v 2＝2－m 1m 1＋m 2h ，由题图丙可知2－m 1m 1＋m 2＝5.821.20，解得g ＝9.7 m/s 2。

答案：(1)2.4 (2)0.58 0.60 (3)9.75．(2018·贵州思南中学模拟)为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞(碰撞过程中没有机械能损失)，某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做如下实验：①用天平测出两个小球的质量分别为m 1和m 2，且m 1>m 2；②按照如图所示，安装好实验装置。

将斜槽AB 固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面BC 连接在斜槽末端；③先不放小球m 2，让小球m 1从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。

④将小球m 2放在斜槽前端边缘处，让小球m 1仍从斜槽顶端A 处静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球m 1和小球m 2在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B 的距离。

图中D 、E 、F 点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B 点的距离分别为L D 、L E 、L F 。

根据该同学的实验，回答下列问题：(1)在没有放m 2时，让小球m 1从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，m 1的落点是图中的________点； (2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式________________，则说明碰撞中动量是守恒的； (3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式________________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。

解析：(1)小球m 1从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，m 1的落点在图中的E 点。

(2)碰撞前，小球m 1落在图中的E 点，设其水平初速度为v 1。

小球m 1和m 2发生碰撞后，m 1的落点在图中的D 点，设其水平初速度为v 1′，m 2的落点是图中的F 点，设其水平初速度为v 2。

设斜面BC 与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得：L D sin α＝12gt 2，L D cos α＝v 1′t，解得：v 1′＝gL Dα22sin α，同理可解得：v 1＝gL Eα22sin α，v 2＝gL Fα22sin α，所以只要满足m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2即：m 1L E ＝m 1L D ＋m 2L F ，则说明两球碰撞过程中动量守恒。

(3)若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前、后机械能没有损失，需要满足关系式12m 1v 21＝12m 1v 1′2＋12m 2v 22，即m 1L E ＝m 1L D ＋m 2L F 。

答案：(1)E (2)m 1L E ＝m 1L D ＋m 2L F (3)m 1L E ＝m 1L D ＋m 2L F6．某同学利用电火花打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验。