2020版高考物理二轮复习专题过关检测十一力学实验7页

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专题过关检测（十一） 力学实验
1．(2019·江苏省四星级学校联考)用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规
律。实验中，选取了一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点 O(t＝0)，然后每隔
相同的时间间隔 T 选取一个计数点，如图乙中 A、B、C、D、E、F……所示。通过测量、计算
可以得到在打 A、B、C、D、E、F……点时小车的速度，分别记作 v1、v2、v3、v4、v5……
(1)本实验中，打点计时器的工作电压为________(选填“220V”或“6V以下”)交流电。
(2)在图丙中已标出计数点 A、B、D、E 对应的坐标点，请在该图中标出计数点 C 对应的
坐标点，并画出 v­t图像。
(3)观察 v­t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_______________。
(4)描绘 v­t 图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度
Δx
Δt
表示各计数
点的瞬时速度，从理论上讲，对 Δt 的要求是________(选填“越小越好”或“与大小无
关”)；从实验的角度看，选取的 Δx 大小与速度测量的误差________(选填“有关”或“无
关”)。
解析：(1)由于实验中所选用的为电磁打点计时器，所以打点计时器的工作电压为 6 V以
下的交变电压；
(2)利用所给点迹描点连线，得图像如图所示：

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其中 C点的横坐标为 3T，纵坐标为 v3；
(3)结合图像可以看出小车速度随时间均匀变化，所以小车做匀加速运动；
(4)Δt越小，则
Δx
Δt
越接近计数点的瞬时速度，所以Δt越小越好，计算速度需要用到Δx
的测量值，所以Δx的大小与速度测量的误差有关。
答案：(1)6 V以下　(2)见解析图　(3)小车的速度随时间均匀变化　(4)越小越好　有关
2．两实验小组分别作“探究加速度和力、质量的关系”实验。
(1)A 组用如图甲所示装置做实验，图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉力传感器
可直接显示所受拉力的大小。做实验时，下列操作必要且正确的是________。
A．将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动
B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的
示数
C．为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
D．用天平测出砂和砂桶的质量
(2)B组用如图乙所示的实验装置做实验。
①在正确、规范的操作中，打出一条如图丙所示的纸带，每两个计数点之间还有四个计
时点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的频率为 50 Hz。打
第 4 个计数点时小车的速度 v4＝______ m/s；小车做匀加速直线运动的加速度 a＝________

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m/s2。(保留三位有效数字)
②平衡了摩擦力后，在小车质量 M 保持不变的情况下，不断往砂桶里加砂，直到砂的质
量最终达到
1
3
M。测出每次加砂后，砂和砂桶的总重力 F 和小车的加速度 a，作 a­F 的图像。
下列图线正确的是________。
解析：(1)实验前要平衡摩擦力，将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动，选项
A正确；实验时小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录
传感器的示数，选项 B 正确；绳子的拉力可以由拉力传感器读出，实验中不需要保证砂和砂
桶的质量远小于小车的质量，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，选项 C、D错误。
(2)①每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来，因此相邻两计数点间的时间间隔为
T＝0.1 s，打计数点 4 时小车的瞬时速度等于计数点 3～5 间的平均速度，则有：v4＝
0.111＋0.131
0.2
m/s ＝ 1.21 m/s ； 根 据 Δx ＝ aT2 ， 解 得 a ＝
0.111＋0.131＋0.151－0.05－0.070 5－0.091
9 × 0.12
m/s2＝2.02 m/s2。
②平衡了摩擦力后，对小车有：T＝Ma，对砂和砂桶有：mg－T＝ma，联立可得：a＝
mg
M＋m
。若满足 m≪M，则有 a＝
mg
M
＝
F
M
，即 a­F 的图像为过原点的一条倾斜直线，当砂和砂桶的
质量较大时，不再满足 m≪M 这一条件，此情况下按相同方式描点的图像遵循 a＝
F
M＋m
规律，
随着砂的质量的增加，a­F的图像的斜率 k＝
1
M＋m
将减小，所以图线将向下弯曲。
答案：(1)AB...