生活的色彩就是學(xué)習(xí)生活的色彩就是學(xué)習(xí)K12的學(xué)習(xí)需要努力專業(yè)專心堅(jiān)持K12的學(xué)習(xí)需要努力專業(yè)專心堅(jiān)持生活的色彩就是學(xué)習(xí)K12的學(xué)習(xí)需要努力專業(yè)專心堅(jiān)持專題限時(shí)集訓(xùn)(十一)力學(xué)實(shí)驗(yàn)(對應(yīng)學(xué)生用書第137頁)(建議用時(shí)：40分鐘)1．(8分)(2023·成都模擬)(1)圖11-23甲是用游標(biāo)卡尺測量某金屬圓筒外徑時(shí)的示數(shù)，可讀出該圓筒外徑為____________cm．(2)圖乙是用螺旋測微器測量某金屬棒直徑時(shí)的示數(shù)，可讀出該金屬棒直徑為________mm．甲乙圖11-23【解析】(1)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為24mm，50分度游標(biāo)卡尺的精確度為0．02mm，游標(biāo)卡尺第49條刻度線與主尺刻度線對齊，故游標(biāo)尺讀數(shù)為0．98mm，所以該圓筒外徑測量值為24．98mm＝2．498cm．(2)螺旋測微器固定刻度局部讀數(shù)為2．5mm，可動刻度局部最小分度值為0．01mm，可動刻度局部讀數(shù)為32．6×0．01mm＝0．326mm，因此金屬棒的直徑測量值為2．826mm．【答案】(1)2．498(2)2．826(2．825～2．828均對)2．(8分)(2023·海南高考)某同學(xué)利用圖11-24(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時(shí)間的變化．物塊放在桌面上，細(xì)繩的一端與物塊相連，另一端跨過滑輪掛上鉤碼．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50Hz．紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在物塊上．啟動打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖(b)所示(圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出)．(a)(b)圖11-24根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動為勻加速運(yùn)動．答復(fù)以下問題：(1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為____________m/s．在打出D點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為________m/s；(保存兩位有效數(shù)字)(2)物塊的加速度大小為____________m/s．(保存兩位有效數(shù)字)【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中中間時(shí)刻的速度等于該過程中的平均速度，所以：vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(0．0461＋0．0659,0．2)m/s＝0．56m/svD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(0．0861＋0．1061,0．2)m/s＝0．96m/s．(2)根據(jù)題意，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動為勻加速運(yùn)動，那么根據(jù)速度公式：vD＝vB＋a·2T，代入數(shù)據(jù)整理可以得到：a＝2．0m/s2．【答案】(1)0．560．96(2)2．03．(8分)一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定那么．【導(dǎo)學(xué)號：17214183】圖11-25(1)如圖11-25(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺________時(shí)電子秤的示數(shù)F．(2)如圖(b)，將三根細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上．水平拉開細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置、________和電子秤的示數(shù)F1．(3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上．手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細(xì)線L2，使________和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2．(4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定那么作出F1、F2的合力F′的圖示，假設(shè)________，那么平行四邊形定那么得到驗(yàn)證．【解析】(1)要測量裝滿水的水壺的重力，那么記下水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F．(2)要畫出平行四邊形，那么需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)也要記錄三根細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1．(3)已經(jīng)記錄了一個(gè)分力的大小，還要記錄另一個(gè)分力的大小，那么結(jié)點(diǎn)O點(diǎn)位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2．(4)根據(jù)平行四邊形定那么作出F1、F2的合力F′的圖示，假設(shè)F和F′在誤差范圍內(nèi)重合，那么平行四邊形定那么得到驗(yàn)證．【答案】(1)靜止(2)三根細(xì)線的方向(3)結(jié)點(diǎn)O的位置(4)F和F′在誤差范圍內(nèi)重合4．(8分)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動，用自制“滴水計(jì)時(shí)器〞計(jì)量時(shí)間．實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖11-26(a)所示．實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車．在小車運(yùn)動過程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖11-26(b)記錄了桌面上連續(xù)6個(gè)水滴的位置．(滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴)圖11-26(1)由圖(b)可知，小車在桌面上是________(填“從右向左〞或“從左向右〞)運(yùn)動的．(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動．小車運(yùn)動到圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為________m/s，加速度大小為________m/s2．(結(jié)果均保存兩位有效數(shù)字)【解析】(1)由于用手輕推一下小車，那么小車做減速運(yùn)動，根據(jù)桌面上連續(xù)6個(gè)水滴的位置，可知，小車從右向左做減速運(yùn)動；(2)滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴，那么各點(diǎn)時(shí)間間隔為：T＝eq\f(30,45)s＝eq\f(2,3)s根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，有：vA＝eq\f(117＋133,2×\f(2,3))×10－3m/s＝0．19m/s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得：a＝eq\f(83＋100－117－133,4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))2)×10－3m/s2＝－0．038m/s2，負(fù)號表示方向相反．【答案】(1)從右向左(2)0．190．0385．(12分)(2023·煙臺二模)如圖11-27甲所示，通過實(shí)驗(yàn)測量正方體鐵塊與長木板間的動摩擦因數(shù)．在水平桌面上放一塊長木板，適當(dāng)墊高木板的一端，讓鐵塊從木板的頂端a由靜止滑到底端b，鐵塊與b處的垂直長木板的光滑彈性擋板相碰后被反彈到c時(shí)速度變?yōu)榱悖F(xiàn)用刻度尺量出長木板的長度L，a、c間的距離x．甲乙圖11-27(1)要完成實(shí)驗(yàn)還需要用刻度尺測量出________________________，根據(jù)測出的數(shù)據(jù)，假設(shè)不考慮鐵塊的寬度和空氣阻力的影響，那么鐵塊與長木板間的動摩擦因數(shù)可表示為________________．(用測得的量的符號表示)(2)為了提高實(shí)驗(yàn)的精度，需考慮鐵塊的寬度，圖乙是進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)時(shí)用游標(biāo)卡尺測量鐵塊寬度的示意圖，由圖可知鐵塊的寬度為________cm．(3)以下能引起實(shí)驗(yàn)誤差的是________．(填選項(xiàng)序號)A．鐵塊的質(zhì)量B．當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣菴．鐵塊與擋板碰撞時(shí)有能量損失D．測量長度時(shí)的讀數(shù)誤差【解析】(1)根據(jù)動能定理，選取從靜止到停止的過程，那么有：μmg·eq\f(\r(L2－h(huán)2),L)·(2L－x)＝mgx·eq\f(h,L)解得：μ＝eq\f(hx,2L－x\r(L2－h(huán)2))可知要求μ，那么需要知道h，即鐵塊開始運(yùn)動時(shí)到桌面的高度．(2)游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為31mm＝3．1cm，游標(biāo)讀數(shù)為0．05×8mm＝0．40mm＝0．040cm，所以最終讀數(shù)為3．1cm＋0．040cm＝3．140cm．(3)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有：鐵塊與擋板碰撞時(shí)有能量損失，及測量長度時(shí)的讀數(shù)誤差；而鐵塊的質(zhì)量與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣瓤稍诘仁絻蛇吋s去，應(yīng)選C、D．【答案】(1)鐵塊開始運(yùn)動時(shí)離桌面的高度heq\f(hx,2L－x\r(L2－h(huán)2))(2)3．140(3)CD6．(12分)如圖11-28甲所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條．假設(shè)光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連．滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時(shí)，通過計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖象．【導(dǎo)學(xué)號：17214184】甲乙丙圖11-28(1)實(shí)驗(yàn)前，接通電源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，假設(shè)圖乙中的Δt1>Δt2，說明氣墊導(dǎo)軌________端偏高(選填“左〞或“右〞)．(2)用游標(biāo)卡尺測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，那么d＝________mm．(3)滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置靜止釋放，通過計(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，假設(shè)Δt1、Δt2和d，要驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測出________和__________(寫出物理量的名稱及符號)．(4)假設(shè)上述物理量間滿足關(guān)系式__________，那么說明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．【解析】(1)滑塊做加速運(yùn)動，說明氣墊導(dǎo)軌右端偏高．(2)由圖可得d＝2．25mm．(3)假設(shè)要驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒還需測出兩光電門間距離L和滑塊總質(zhì)量M．(4)假設(shè)鉤碼重力勢能的減少量在數(shù)值上等于鉤碼和滑塊動能的增加量，那么系統(tǒng)機(jī)械能守恒．【答案】(1)右(2)2．25(3)滑塊總質(zhì)量M兩光電傳感器A、B間距離L(4)mgL＝eq\f(1,2)(M＋m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)))2－eq\f(1,2)(M＋m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt1)))27．(12分)(2023·濰坊一模)用如圖11-29所示的裝置探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，帶滑輪的長木板和彈簧測力計(jì)均水平固定．圖11-29(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的以下操作是________．a(chǎn)．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)b．改變砂和砂桶質(zhì)量，打出幾條紙帶c．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量d．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)以彈簧測力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，以加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的a-F圖象可能正確的選項(xiàng)是________．(3)假設(shè)得出的a-F圖象的斜率為k，那么小車的質(zhì)量為________．【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)需要測定小車受到的拉力，由題目條件可以判斷小車做勻加速運(yùn)動，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為一定值，小車所受拉力應(yīng)為彈簧測力計(jì)讀數(shù)的兩倍，所以只需記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)，不需要測定砂和砂桶的質(zhì)量．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)將小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，且改變砂和砂桶質(zhì)量，打出幾條紙帶．故一定要進(jìn)行的操作為a、b．(2)由牛頓第二定律得：2F－Ff＝Ma，a＝eq\f(2F,M)－eq\f(Ff,M)．由此可以判斷畫出的a-F圖象可能正確的選項(xiàng)是A圖．(3)由a＝eq\f(2F,M)－eq\f(Ff,M)可知，圖線的斜率k＝eq\f(2,M)，所以小車的質(zhì)量為M＝eq\f(2,k)．【答案】(1)ab(2)A(3)eq\f(2,k)8．(12分)某學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌裝置來探究“做功與物體動能改變的關(guān)系〞，圖11-30a為實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．利用氣墊導(dǎo)軌上的光電門可測出滑塊上的細(xì)窄擋光片經(jīng)過時(shí)的擋光時(shí)間．重力加速度為g，氣墊導(dǎo)軌水平放置，不計(jì)滑輪和導(dǎo)軌摩擦．實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖11-30a．測出擋光條的寬度為d，滑塊與擋光條的質(zhì)量為M；b．輕細(xì)線的一端固定在滑塊上，另一端繞過定滑輪掛上一砝碼盤，盤和砝碼的總質(zhì)量為m(m?M)，細(xì)繩與導(dǎo)軌平行；c．讓滑塊靜止放在導(dǎo)軌左側(cè)的某一位置，測出擋光條到光電門的距離為x；d．釋放滑塊，測出擋光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間為Δt；e．改變砝碼的質(zhì)量，保證滑塊每次都在同一位置由靜止釋放，光電門可測得對應(yīng)的擋光時(shí)間．(1)滑塊經(jīng)過光電門時(shí)速度的計(jì)算式v＝________．(用題目中所給的字母來表達(dá))(2)細(xì)線的拉力做功可表達(dá)為W＝________，滑塊的動能改變表達(dá)為Ek＝________．(用題目中所給的字母來表達(dá))(3)我們可以通過測得的多組數(shù)據(jù)來建立eq\f(1,Δt2)-m的關(guān)系圖象來進(jìn)行更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，那么圖11-30b圖象中哪一項(xiàng)更符合真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情況________．【解析】(1)根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度的大小，可知小滑塊經(jīng)過光電門時(shí)速度的大小是v＝eq\f(d,Δt)．(2)由題意可知，細(xì)線的拉力做功，即為盤和砝碼對應(yīng)重力做的功，即mgx；滑塊的動能改變表達(dá)為Ek＝eq\f(1,2)Mv2＝eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt