PAGEPAGE6專(zhuān)題09回來(lái)基礎(chǔ)專(zhuān)題訓(xùn)練——力學(xué)試驗(yàn)1．在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變更規(guī)律”試驗(yàn)中(1)某同學(xué)采納如圖1甲所示的裝置進(jìn)行試驗(yàn)，________(選填“須要”或“不須要”)平衡摩擦力，________(選填“須要”或“不須要”)測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量。圖1(2)該同學(xué)在探討小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一條紙帶，如圖乙所示。在紙帶上，連續(xù)5個(gè)點(diǎn)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離見(jiàn)下表，并畫(huà)出對(duì)應(yīng)的圖線(其中橫坐標(biāo)數(shù)值表示第幾個(gè)0.1s，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的該0.1s內(nèi)物體的位移)如圖2所示。則小車(chē)的速度隨時(shí)間________(選填“是”或“不是”)勻稱(chēng)變更；整個(gè)過(guò)程中小車(chē)的平均加速度為_(kāi)_______m/s2。(保留兩位有效數(shù)字) 圖2時(shí)間t/0.1s123456相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離xn/cm1.452.453.464.445.456.46【解析】(1)由題意知，本試驗(yàn)的目的是探究小車(chē)速度隨時(shí)間變更規(guī)律，故不須要平衡摩擦力，也不須要測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量；(2)由圖知，小車(chē)的速度隨時(shí)間是勻稱(chēng)變更的；依據(jù)題圖可求小車(chē)的加速度x6－x1＝5aT2，解得加速度a＝1.0m/s2。2．借助計(jì)算機(jī)，力傳感器的掛鉤與其他物體間的彈力大小能夠在屏幕上顯示出。為了探究最大靜摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)，某同學(xué)在老師的指導(dǎo)下做了一系列試驗(yàn)：將滑塊平放在長(zhǎng)木板上，用力傳感器沿長(zhǎng)木板水平拉滑塊，變更拉力直到將滑塊拉動(dòng)；再在長(zhǎng)木板上鋪上毛巾，并在滑塊上放上砝碼，重復(fù)前一個(gè)過(guò)程，得到的圖線分別如圖甲、乙所示。圖3(1)由圖線乙知：在t1～t2這段時(shí)間內(nèi)，滑塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是________(選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”)，滑塊受到的最大靜摩擦力為_(kāi)_______(選填“F1”或“F2(2)結(jié)合甲、乙兩圖線，________(選填“能”或“不能”)得出最大靜摩擦力與兩物體接觸面的粗糙程度和接觸面的壓力均有關(guān)的結(jié)論?！窘馕觥?1)圖線乙中t1～t2這段時(shí)間內(nèi)，滑塊所受摩擦力漸漸增大，滑塊應(yīng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，之后滑塊起先運(yùn)動(dòng)，最大靜摩擦力對(duì)應(yīng)拉力F1。(2)因同時(shí)變更接觸面的粗糙程度和接觸面的壓力得出甲、乙兩圖，故依據(jù)兩圖的圖形區(qū)分，無(wú)法確定最大靜摩擦力的變更是由哪個(gè)因素變更引起的。3．某愛(ài)好小組利用圖4所示試驗(yàn)裝置，驗(yàn)證“合外力做功和動(dòng)能變更的關(guān)系”。小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量為M，沙桶和沙的質(zhì)量為m，小車(chē)的速度可由小車(chē)后面拉動(dòng)的紙帶經(jīng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算得到。圖4(1)在試驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的有________。A．將木板的右端墊起，以平衡小車(chē)的摩擦力B．每次變更小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，都要重新平衡摩擦力C．用直尺測(cè)量細(xì)線的長(zhǎng)度作為沙桶下落的高度D．在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)于M、m組成的系統(tǒng)，m的重力做正功(2)圖5是某次試驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用頻率為f的溝通電。在紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，依據(jù)此紙帶可得出小車(chē)通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)E時(shí)的速度vE＝________。(3)若用B、E兩點(diǎn)來(lái)探討合外力做功和動(dòng)能變更的關(guān)系，須要驗(yàn)證的關(guān)系式為_(kāi)_____________(用所測(cè)物理量的符號(hào)表示)。(4)該小組同學(xué)希望通過(guò)此試驗(yàn)裝置探討摩擦力對(duì)小車(chē)所做的功，應(yīng)如何操作？(寫(xiě)出一種方法即可)圖5【解析】(1)將木板的右端墊起，以平衡小車(chē)的摩擦力，不用每次變更小車(chē)的質(zhì)量都重新平衡小車(chē)的摩擦力，A正確，B錯(cuò)誤；沙桶下落的高度由紙帶上干脆測(cè)出，C錯(cuò)誤；平衡摩擦力后，對(duì)M與m組成的系統(tǒng)，相當(dāng)于只有m的重力做正功，D正確。(2)T＝eq\f(5,f)，vE＝eq\f(s6－s4,2T)＝eq\f(fs6－s4,10)。(3)vB＝eq\f(s3－s1,2T)＝eq\f(fs3－s1,10)，用B、E兩點(diǎn)來(lái)探討合外力做功與動(dòng)能變更的關(guān)系的驗(yàn)證關(guān)系式：mg(s5－s2)＝eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,E)－eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,B)，化簡(jiǎn)得mg(s5－s2)＝eq\f(1,200)(M＋m)f2[(s6－s4)2－(s3－s1)2](4)將木板調(diào)整水平，重復(fù)以上步驟，利用W＝mgeq\x\to(BE)－eq\f(1,2)(M＋m)(veq\o\al(2,E)－veq\o\al(2,B))求出。4．某同學(xué)用如圖6所示試驗(yàn)裝置來(lái)探究加速度與物體質(zhì)量、物體所受力的關(guān)系。滑道水平，用鉤碼所受的重力作為滑塊所受的拉力，得到滑塊的加速度與拉力的關(guān)系圖像。重力加速度g取10m/s2。圖6(1)圖像不過(guò)原點(diǎn)的緣由是____________；滑塊所受的滑動(dòng)摩擦力f＝________N。(2)隨著拉力F的增大，圖像明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要緣由是____________。(3)若拉力F無(wú)限增大，圖像將趨于____________，加速度a＝________m/s2。(4)滑塊的質(zhì)量M＝________kg；滑塊和滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________，計(jì)算結(jié)果比動(dòng)摩擦因數(shù)的真實(shí)值________(填“偏大”或“偏小”)?！窘馕觥?1)圖像不過(guò)原點(diǎn)的緣由是沒(méi)有平衡滑塊的摩擦力，由圖像可知，當(dāng)F＝1N時(shí)滑塊起先運(yùn)動(dòng)，因此滑塊所受的滑動(dòng)摩擦力等于1N。(2)隨著拉力F的增大，所掛鉤碼的質(zhì)量越大，鉤碼的加速度越大，失重越明顯，F(xiàn)與鉤碼重力的差別越大，圖像明顯偏離直線。(3)設(shè)滑塊的質(zhì)量為M，鉤碼的質(zhì)量為m，滑塊所受的滑動(dòng)摩擦力為f。由牛頓其次定律得mg－f＝(M＋m)aa＝eq\f(mg－f,M＋m)＝eq\f(g－\f(f,m),\f(M,m)＋1)當(dāng)m?M時(shí)a＝g＝定值，圖像趨于一條水平直線。(4)由圖像知當(dāng)F＝2N時(shí)，a＝2m/s2，此數(shù)據(jù)不在圖線的直線部分，說(shuō)明不滿(mǎn)意m?M的條件。由F＝mg＝2N，得m＝0.2kg。再由牛頓其次定律得mg－f＝(M＋m)a2－1＝(M＋0.2)2M＝0.3kg由f＝μFN得μ＝eq\f(f,FN)＝eq\f(f,Mg)＝eq\f(1,0.3×10)＝eq\f(1,3)上述分析中，f＝1N應(yīng)包含紙帶和限位孔之間的摩擦力，所以在利用f＝μFN計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)時(shí)，計(jì)算值比真實(shí)值要大一些。5．某同學(xué)想測(cè)出濟(jì)南當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭，并驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。為了減小誤差，他設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)如下：將一根長(zhǎng)直鋁棒用細(xì)線懸掛在空中(如圖7甲所示)，在靠近鋁棒下端的一側(cè)固定電動(dòng)機(jī)M，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸處于豎直方向，在轉(zhuǎn)軸上水平固定一支特制筆N，借助轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的現(xiàn)象，將墨汁甩出形成一條細(xì)線。調(diào)整筆的位置，使墨汁在棒上能清楚地留下墨線。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用火燒斷懸線，讓鋁棒自由下落，筆在鋁棒上相應(yīng)位置留下墨線。圖7圖乙是試驗(yàn)時(shí)在鋁棒上所留下的墨線，將某條合適的墨線A作為起始線，此后每隔4條墨線取一條計(jì)數(shù)墨線，分別記作B、C、D、E。將最小刻度為毫米的刻度尺的零刻度線對(duì)準(zhǔn)A，此時(shí)B、C、D、E對(duì)應(yīng)的刻度依次為14.68cm、39.15cm、73.41cm、117.46cm。已知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000r/min。求：(1)相鄰的兩條計(jì)數(shù)墨線對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為_(kāi)_______s。(2)由試驗(yàn)測(cè)得濟(jì)南當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹開(kāi)_______m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)該同學(xué)計(jì)算出畫(huà)各條墨線時(shí)的速度v，以eq\f(v2,2)為縱軸，以各條墨線到墨線A的距離h為橫軸，描點(diǎn)連線，得出了如圖丙所示的圖像，據(jù)此圖像________(填“能”或“不能”)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，圖線不過(guò)原點(diǎn)的緣由______________________________________?！窘馕觥?1)由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000r/min，則其頻率為50Hz，故每隔0.02s特制筆N便在鋁棒上畫(huà)一條墨線，又每隔4條墨線取一條計(jì)數(shù)墨線，故相鄰計(jì)數(shù)墨線間的時(shí)間是0.1s。(2)用逐差法求鋁棒的加速度即為濟(jì)南當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝eq\f(hCE－h(huán)AC,4T2)＝eq\f(117.46－39.15－39.15×10－2,4×0.12)m/s2＝9.79m/s2。(3)鋁棒下落過(guò)程中，只有重力做功，重力勢(shì)能的減小等于動(dòng)能的增加，即mgh＝eq\f(1,2)mv2，故圖丙能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；圖線不過(guò)原點(diǎn)是因?yàn)槠鹗加?jì)數(shù)墨線A對(duì)應(yīng)的速度不為0。6．利用氣墊導(dǎo)軌探究彈簧的彈性勢(shì)能與形變量的關(guān)系，在氣墊導(dǎo)軌上放置一帶有遮光片的滑塊，滑塊的一端與輕彈簧貼近，彈簧另一端固定在氣墊導(dǎo)軌的一端，將一光電門(mén)P固定在氣墊導(dǎo)軌底座上適當(dāng)位置(如圖8所示)。彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)，使滑塊向左壓縮彈簧一段距離，然后由靜止釋放滑塊，與光電門(mén)相連的光電計(jì)時(shí)器可記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間，則可計(jì)算出滑塊離開(kāi)彈簧后的速度大小。圖8試驗(yàn)步驟如下：①用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d。②在氣墊導(dǎo)軌上通過(guò)滑塊將彈簧壓縮x1，滑塊由靜止釋放。由光電計(jì)時(shí)器讀出滑塊第一次通過(guò)光電門(mén)時(shí)遮光片的擋光時(shí)間t1。③利用所測(cè)數(shù)據(jù)求出滑塊第一次通過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度v和動(dòng)能eq\f(1,2)mv2。④增大彈簧壓縮量為x2、x3、…，重復(fù)試驗(yàn)步驟②③，記錄并計(jì)算相應(yīng)的滑塊動(dòng)能eq\f(1,2)mv2，如下表所示。彈簧壓縮量x(cm)0.51.01.52.02.53.0x2(cm2)0.251.002.254.006.259.00動(dòng)能eq\f(1,2)mv20.491.954.407.8212.2217.60(1)測(cè)量遮光片的寬度時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖9所示，讀得d＝________cm；圖9(2)在下面所給的兩個(gè)坐標(biāo)系中分別作出eq\f(1,2)mv2-x和eq\f(1,2)mv2-x2圖像；圖10(3)由機(jī)械能守恒定律，Ep＝eq\f(1,2)mv2，依據(jù)圖像得出結(jié)論是__________