23.(2012 大纲卷)(11分)(注意:在试题卷上作答无效)图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”。
(1)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列________的点。
②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸袋,在纸袋上标出小车中砝码的质量m。
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。
⑤在每条纸带上清晰的部分,没5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1,s2,…。求出与不同m相对应的加速度a。
⑥以砝码的质量m为横坐标
为纵坐标,在坐标纸上做出
关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则
与m处应成_________关系(填“线性”或“非线性”)。
(2)完成下列填空:
(ⅰ)本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。
(ⅱ)设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可读出s1=__________mm,s3=__________。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。
(ⅲ)图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为___________,小车的质量为___________。
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22.(5分)[考点]长度测量
[答案]0.010;6.870;6.860
[解析](a)图螺旋测微器的读数步骤如下.首先,确定从主尺读出毫米数为0.000mm,可动刻度与主尺对齐个数为1.0(格),读数为0.010mm,则螺旋测微器读数为0.000mm+0.010mm=0.010mm,(b)图螺旋测微器的读数步骤如下.首先,确定从主尺读出毫米数为6.500mm,可动刻度与主尺对齐个数为37.0(格),读数为0.370mm,则螺旋测微器读数为6.500mm+0.370mm=6.870mm,考虑调零问题金属板实际厚度
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12.(1)C (2)ADE或DEA或DAE (3)m1·OM+m2·OM=m1·OP;m1·OM2+m2·OM2=m1·OP2[来源:学,科,网]
(4)14;2.9;1~1.01 (5)76.8
解析:(1)由于本实验的碰撞是在同一高度,在空中运动时间相同,因而根据小球做平抛运动的射程就可知道碰撞后速度的大小之比,所以选C。
(2)本实验必须用天平测量两个小球的质量ml、m2,分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N和测量平抛射程OM,ON,
故选ADE。
(3)由于m1·v1+m2·v2=m1·v,且v1=、v2=、v=所以m1·OM+m2·OM=m1·OP。若碰撞是弹性碰撞,机械能守恒m1v12+m2v22=m1v2,所以m1·OM2+m2·OM2=m1·OP2
(4)由于
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;
。所以为14;2.9;1~1.01。
(5)当两个球发生完全弹性碰撞时,被碰小球m2平抛运动射程ON的有最大值。弹性碰撞动量守恒
,机械能守恒
解得:
,所以
。被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值76.8cm。
(2012新课标)22(5分)
某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度.该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示,测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为__mm,图(b)所示读数为__mm,所测金属板的厚度为__mm。
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12.(2011年高考·北京理综卷)如图1所示,用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
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(1)试验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量 (填选项前的序号),间接地解决这个问题。
A.
小球开始释放高度
B.小球抛出点距地面
得高度
C.小球做平抛运动的射程
(2)图1中
点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。
接下来要完成的必要步骤是 。(填选项前的符号)
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放高度h
C.测量抛出点距地
面的高度H[来源:]
D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM、ON
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为_______________(用②中测量的量表示);若碰撞是弹性碰撞。那么还应满足的表达式为 (用②中测量的量表示)。
(4)经测定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图2所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′,则p1∶p1′= ∶11;若碰撞结束时m2的动量为p2′,则p1′∶p2′=11∶____。
实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值
为________。
(5)有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请你用④中已知的数据,分析和计算出被撞小球m2平抛运动射程ON的最大值为____cm。
11.①0.97(0.96、0.98均可)②C
解析:①主尺刻度加游标尺刻度的总和等于最后
读
数,0.9 cm+
mm = 0.97 cm,不需要估读。②为减小计时误差
,应从摆球速度最大的最低点瞬间计时,A错。通过最低点100次的过程中,经历的时间是50个周期,B错。应选用密度较大
球以减小空气阻力的影响,D错。悬线的长度加摆球的半径才等于摆长,由单摆周期公式T =
可知摆长记录偏大后,测定的重力加速度也偏大,C正确。
11.(2011年高考·福建理综卷)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中:
①用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为 cm。
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②小组成员在试验过程中有如下说法,其中正确的是 。(填选项前的字母)
A.把单摆从平衡位置拉开30º的摆角,并在释放摆球的同时开始计时
B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为t/100
C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大
D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值
误差较小
10.(1)
(2)如图;2.40
解析:(1)重力势能的减少量
,
到达B点的速度为
,动能的增加量
。
若在运动过程中机械能守恒,
可得:![]()
(2)利用图像可求得斜率为2.40×104m-1·s-2。利用实验数据分别进行逐差法得直线斜率为2.399×104m-1·s-2,保留3位有效数字为2.40×104m-1·s-2。
10.
(2011年高考·海南理综卷)现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用d表示A点到导轨低端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A,B两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 。动能的增加量可表示为
。若在运动过程中机械能守恒,
与s的关系式为
= ________.
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
s(m) |
0.600 |
0.800 |
1.000 |
1.200 |
1.400 |
|
t(ms) |
8.22 |
7.17 |
6.44 |
5.85 |
5.43 |
|
1/t2(104s-2) |
1.48 |
1.95 |
2.41 |
2.92 |
3.39 |
以s为横坐标,
为纵坐标,在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k= ×104m-1·s-2 (保留3位有效数字)。
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出
-s直线的斜率k0,将k和k0进行比较,若其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律。
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9.(1)位移;时间;
(2)m+m′ ;滑块上 (3)0.23(0.21~0.25)
解析:(1)滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动,根据
得
,所以需要测量的是位移和时间。
(2)根据整体法有
,若要求a是m的一次函数必须使
不变,即使m+m′不变,在增大m时等量减小m′,所以实验中应将从托盘中取出的砝码置于滑块上。
(3)将
取为k,有
,在图像上取两点将坐标代入解得
(在0.21到0.25之间是正确的)
9.(2011年高考·重庆理综卷)某同学设计了如图1所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M,滑块上砝码总质量为m′,托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动,重力加速度g取10m/s2。
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(1)为测量滑块的加速度a,须测出它在A、B间运动的 与 ,计算a的运动学公式是_______;
(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为:
,他想通过多次改变m,测出相应的a值,并利用上式来计算μ。若要求a是m的一次函数,必须使上式中的
_____保持不变,实验中应将从托盘中取出的砝码置于
;
(3)实验得到a与m的关系如图2所示,由此可知μ= (取两位有效数字)
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