專(zhuān)題五　第13講

限時(shí)：40分鐘
一、選擇題(本題共7小題，)
1．(2019•山東省歷城二中二模)在研究“質(zhì)量一定，加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)根據(jù)學(xué)過(guò)的理論設(shè)計(jì)了如下裝置(如圖甲)：水平桌面上放置了氣墊導(dǎo)軌(摩擦可忽略)，裝有擋光片的滑塊放在氣墊導(dǎo)軌的某處(擋光片左端與滑塊左端對(duì)齊)。實(shí)驗(yàn)中測(cè)出了滑塊釋放點(diǎn)到光電門(mén)(固定)的距離為s＝1.0 m，擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度為v，鉤碼的質(zhì)量為m。(重力加速度g＝10 m/s2，)導(dǎo)學(xué)號(hào) 86084287
(1)本實(shí)驗(yàn)中所掛鉤碼的質(zhì)量要滿(mǎn)足的條件是 鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊及擋光片的總質(zhì)量__。
(2)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下：
m(g)20406080100120
v(m/s)0.580.811.001.151.301.41
該同學(xué)想用作圖法來(lái)間接驗(yàn)證加速度和力的關(guān)系，他以所掛鉤碼的質(zhì)量為橫坐標(biāo)軸，應(yīng)以 v2__為縱坐標(biāo)軸作圖。
請(qǐng)根據(jù)數(shù)據(jù)在乙圖中做出圖像來(lái)驗(yàn)證加速度和力的關(guān)系
　
(3)請(qǐng)根據(jù)所做圖像求出滑塊及擋光片的總質(zhì)量 1.2(1.1～1.3均對(duì))__kg(保留兩位有效數(shù)字)
[解析]　(1)對(duì)整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得，a＝mgM＋m，隔離對(duì)滑塊分析，可知T＝Ma＝MmgM＋m＝mg1＋mM要保證重物的重力等于繩子的拉力，則鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊及擋光片的質(zhì)量。
(2)滑塊的加速度a＝v22s，當(dāng)s不變時(shí)，可知加速度與v2成正比，滑塊的合力可以認(rèn)為等于鉤碼的重力，所以滑塊合力正比于鉤碼的質(zhì)量，可知通過(guò)v2－m的關(guān)系可以間接驗(yàn)證加速度與力的關(guān)系。做出v2－m的關(guān)系可以間接驗(yàn)證加速度與力的關(guān)系，做出v2－m圖像如圖：

(3)因?yàn)閍與F成正比，則有：v22s＝mgM，即v2＝2gsMm，結(jié)合圖線的斜率可以求出滑塊的質(zhì)量：2gsM＝k＝2.20.13解得M＝1.2 kg。
2．(2019•山西省一模)某同學(xué)為了探究求合力的方法，先用一個(gè)彈簧秤通過(guò)細(xì)線懸吊一個(gè)鉤碼，當(dāng)鉤碼靜止時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為2.00 N；再用兩個(gè)彈簧秤a和b通過(guò)兩根細(xì)線互成角度將該鉤碼懸吊，其中a所拉細(xì)線方向水平(如圖1)，當(dāng)鉤碼靜止時(shí)，b的示數(shù)如圖2所示。導(dǎo)學(xué)號(hào) 86084288

(1)b的示數(shù)為 2.50__N，a的拉力為 1.50(1.48～1.52)__N。
(2)保持a及其拉的細(xì)繩方向不變，將b及其拉的細(xì)繩方向沿逆時(shí)針在圖示平面緩慢轉(zhuǎn)至豎直方向的過(guò)程中，b的示數(shù) 變小__(選填“變大”“變小”或“不變”)。
[解析]　(1)由圖2可知彈簧秤的最小刻度為0.1 N，估讀到下一位0.01 N，則b的拉力為2.50 N；對(duì)O點(diǎn)分析受三個(gè)力而平衡，根據(jù)勾股定理可求得Fa＝F2b－mg2≈1.50 N
(2)以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，分析受力情況：重力G、Fb和Fa，作出受力圖，并作出BO繩在不同位置的力的合成圖。

由圖可以看出，在測(cè)力計(jì)b自圖所示沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛�轉(zhuǎn)至豎直位置的過(guò)程中，F(xiàn)b的拉力一直減小，當(dāng)兩根繩相垂直時(shí)，拉力最小，故b的示數(shù)變小。
3．(2019•江西省贛中南五校模擬)(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長(zhǎng)度L關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)得到如圖a所示的F－L圖象，由圖象可知：彈簧原長(zhǎng)L0＝ 3.0__cm，求得彈簧的勁度系數(shù)k＝ 200__N/m。導(dǎo)學(xué)號(hào) 86084289


(2)如圖b的方式掛上鉤碼(已知每個(gè)鉤碼重G＝1 N)，使(1)中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖b，則指針?biāo)�指刻度尺示�?shù)為 1.50__cm。由此可推測(cè)圖b中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為 3__個(gè)。
[解析]　(1)當(dāng)彈簧彈力為零，彈簧處于自然狀態(tài)，由圖知原長(zhǎng)為l1＝3.0 cm，由F＝kx，知圖線的斜率為彈簧的勁度系數(shù)，即k＝12－09.0－3.0＝2 N/cm＝200N/m。
(2)由圖b可知，該刻度尺的讀數(shù)為：1.50 cm
可知彈簧被壓縮：Δx＝L0－L＝3.0－1.50＝1.5 cm
彈簧的彈力：F＝kΔx＝200×1.5×10－2＝3 N
已知每個(gè)鉤碼重G＝1 N，可推測(cè)圖b中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為3個(gè)。
4．某物理小組在一次探究活動(dòng)中要測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與托盤(pán)連接。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤(pán)中放入適量砝碼，滑塊開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列點(diǎn)。導(dǎo)學(xué)號(hào) 86084290

(1)圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a＝ 0.49__ m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。
(2)為了測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的是 CD__。
A．木板的長(zhǎng)度L
B．木板的質(zhì)量m1
C．滑塊的質(zhì)量m2
D．托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m3
E．滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t
(3)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝ m3g－m2＋m3am2g　(用被測(cè)物理量的字母表示，重力加速度為g)。
[解析]　(1)電源頻率為50 Hz，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：t＝0.02×5 s＝0.1 s，由勻變速運(yùn)動(dòng)的推論Δx＝aT2可知：加速度a＝x6－x33t2＝0.0388－0.02403×0.12m/s2≈0.49 m/s2；
(2)以系統(tǒng)為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：m3g－f＝(m2＋m3)a，滑動(dòng)摩擦力f＝μm2g，解得：μ＝m3g－m3＋m2am2g，要測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)μ，需要測(cè)出：滑塊的質(zhì)量m2與托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m3，故選：CD
(3)由(2)可和，動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式為：μ＝m3g－m3＋m2am2g
5．(2019•揭陽(yáng)市二模)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2在高處由靜止開(kāi)始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，所用電源的頻率為50 Hz，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知m1＝50 g、m2＝150 g，請(qǐng)計(jì)算：(當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?0 m/s2，計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)導(dǎo)學(xué)號(hào) 86084291

(1)計(jì)數(shù)點(diǎn)5的瞬時(shí)速度v5＝ 2.4__m/s；
(2)在計(jì)數(shù)點(diǎn)0到5的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝ 0.58__J；系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝ 0.60__J。
[解析]　(1)根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小等于該過(guò)程中的平均速度，可知打第5個(gè)點(diǎn)時(shí)的速度為：
v5＝x4－62T＝21.60＋26.40cm2×0.1 s＝2.4 m/s.
(2)物體的初速度為零，所以動(dòng)能的增加量為：ΔEk＝12mv25－0＝0.58 J，重力勢(shì)能的減小量等于物體重力做功，故：△Ep＝W＝mgh＝0.60 J。
6．(2019•河北省衡水中學(xué)二模)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，該裝置由水平長(zhǎng)木板及固定在木板一端的硬幣發(fā)射器組成，硬幣發(fā)射器包括支架、彈片及彈片釋放裝置，釋放彈片可將硬幣以某一初速度彈出。已知一元硬幣和五角硬幣與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：導(dǎo)學(xué)號(hào) 86084292
a．將一元硬幣置于發(fā)射槽口，釋放彈片將硬幣發(fā)射出去，硬幣沿著長(zhǎng)木板中心線運(yùn)動(dòng)，在長(zhǎng)木板中心線的適當(dāng)位置取一點(diǎn)O，測(cè)出硬幣停止滑動(dòng)時(shí)硬幣右側(cè)到O點(diǎn)的距離。再?gòu)耐�一位置釋放彈片將硬幣發(fā)射出去，重復(fù)多次，取該距離的平均值記為x1，如圖乙所示；
b．將五角硬幣放在長(zhǎng)木板上，使其左側(cè)位于O點(diǎn)，并使其直徑與中心線重合，按步驟①?gòu)耐�一位置釋放彈片，重新彈射一元硬幣，使兩硬幣�?duì)心正碰，重復(fù)多次，分別測(cè)出兩硬幣碰后停止滑行時(shí)距O點(diǎn)距離的平均值x2和x3，如圖丙所示。

(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，除長(zhǎng)木板，硬幣發(fā)射器，一元及五角硬幣，刻度尺外，還需要的器材為 天平__；
(2)實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量為 一元硬幣的質(zhì)量m1和五角硬幣的質(zhì)量m2__，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為 m1x1＝m1x2＋m2x3　(用測(cè)量物理量對(duì)應(yīng)的字母表示)。
[解析]　(1)動(dòng)量為質(zhì)量和速度的乘積，該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證質(zhì)量不等的兩物體碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，需測(cè)量?jī)晌矬w的質(zhì)量和碰撞前后的速度，因此除給定的器材外，還需要的器材為天平。
(2)測(cè)出一元硬幣的質(zhì)量為m1，五角硬幣的質(zhì)量為m2，一元硬幣以速度v1被彈射出去后，由動(dòng)能定理可得μm1gx1＝12m1v21，解得v1＝2μgx1，當(dāng)一元硬幣以速度v1與五角硬幣碰撞后，速度分別為v2、v3，由動(dòng)能定理可得μm1gx2＝12m1v22，μm2gx3＝12m2v23，解得一元硬幣碰后速度v2＝2μgx2，五角硬幣碰后的速度為v3＝2μgx3，若碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒則需滿(mǎn)足m1v1＝m1v2＋m2v3，代入數(shù)據(jù)可得m1x1＝m1x2＋m2x3
7．(2019•山東省濰坊一模)如圖甲為測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置，C為數(shù)字毫秒表，A、B為兩個(gè)相同的光電門(mén)，C可以測(cè)量鐵球兩次擋光之間的時(shí)間間隔。開(kāi)始時(shí)鐵球處于A門(mén)的上邊緣，當(dāng)斷開(kāi)電磁鐵的開(kāi)關(guān)由靜止釋放鐵球時(shí)，從A門(mén)開(kāi)始計(jì)時(shí)，落到B門(mén)時(shí)停止計(jì)時(shí)，毫秒表顯示時(shí)間為鐵球通過(guò)A、B兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間間隔t，測(cè)量A、B間的距離x。現(xiàn)將光電門(mén)B緩慢移動(dòng)到不同位置，測(cè)得多組x、t數(shù)值，畫(huà)出xt隨t變化的圖線為直線，如圖乙所示，直線的斜率為k，則由圖線可知，當(dāng)?shù)刂亓�加速度大小為g＝ 2k__；若某次測(cè)得小球經(jīng)過(guò)A、B門(mén)的時(shí)間間隔為t0，則可知鐵球經(jīng)過(guò)B門(mén)時(shí)的速度大小為 2kt0__，此時(shí)兩光電門(mén)間的距離為 _kt20__。導(dǎo)學(xué)號(hào) 86084293

[解析]　小球從A開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)：x＝12gt2，圖象的解析式為xt＝12gt，可知圖象的斜率k＝12g，則重力加速度g＝2k；鐵球經(jīng)過(guò)B門(mén)時(shí)的速度vB＝gt0＝2kt0；兩光電門(mén)間的距離xAB＝12gt20＝kt20。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaosan/1187475.html

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