(1)采用的實(shí)驗(yàn)方法是 。
A.控制變量法
B.等效法
C.模擬法
(2)在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下,逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄到一定速度后保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)左右標(biāo)尺露出的紅白相間等分標(biāo)記的比值等于兩小球的 (選填“線速度大小”“角速度二次方”或“周期二次方”)之比;在加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄過程中,左右標(biāo)尺露出紅白相間等分標(biāo)記的比值 (選填“不變”“變大”或“變小”)。
答案 (1)A
(2)角速度二次方 不變
解析 (1)本實(shí)驗(yàn)先控制其他幾個(gè)因素不變,集中研究其中一個(gè)因素變化所產(chǎn)生的影響,采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法。
(2)標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為兩個(gè)小球所受向心力的比值,根據(jù)F=mrω2可知,比值等于兩小球的角速度二次方之比。
小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下,由于兩球線速度相同,根據(jù)ω=vR可知兩球角速度相同;又根據(jù)F=mrω2可知,向心力之比為1∶1,逐漸加大手柄的轉(zhuǎn)速,左右標(biāo)尺露出的格數(shù)之比不變。
2.(10分)(2024山東棗莊一模)某同學(xué)使用單擺測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。O點(diǎn)為單擺的懸點(diǎn),將擺球拉到A點(diǎn),由靜止釋放擺球,B點(diǎn)為其運(yùn)動(dòng)過程中的最低位置。
(1)若使用光電計(jì)時(shí)器精確測(cè)量單擺的周期,光電門應(yīng)放在 (選填“A”或“B”)處與球心等高的位置,測(cè)得光電計(jì)時(shí)器相鄰兩次遮擋時(shí)間間隔為t,則單擺的周期為 。
(2)改變擺長(zhǎng)重復(fù)操作,記錄多組擺長(zhǎng)L和周期T的數(shù)據(jù),作出L-T2圖像,如圖乙所示。求得重力加速度的表達(dá)式為 (用L1、L2、T1、T2表示)。
答案 (1)B 2t
(2)g=4π2(L2-L1)T22-T12
解析 (1)擺球經(jīng)過B時(shí)速度最大,通過光電門的時(shí)間最短,測(cè)量誤差小,故光電門應(yīng)放在B處;擺球一周內(nèi)兩次經(jīng)過平衡位置,則單擺的周期為T=2t。
(2)根據(jù)單擺周期公式T=2πLg,整理得L=gT24π2,圖像的斜率為k=g4π2=L2-L1T22-T12,解得重力加速度的表達(dá)式為g=4π2(L2-L1)T22-T12。
3.(10分)(2022浙江1月選考)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中,以小鋼球離開軌道末端時(shí)球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,建立水平與豎直坐標(biāo)軸。讓小球從斜槽上離水平桌面高為h處由靜止釋放,使其水平拋出,通過多次描點(diǎn)可繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)球心的軌跡,如圖所示。在軌跡上取一點(diǎn)A,讀取其坐標(biāo)(x0,y0)。
(1)下列說法正確的是 。
A.實(shí)驗(yàn)所用斜槽應(yīng)盡量光滑
B.畫軌跡時(shí)應(yīng)把所有描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來
C.求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)
(2)根據(jù)題目所給信息,小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0= 。
A.2ghB.2gy0
C.x0g2hD.x0g2y0
(3)在本實(shí)驗(yàn)中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是 。
答案 (1)C (2)D (3)確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同
解析 (1)只要保證小球每次從同一位置由靜止釋放,到達(dá)斜槽末端的速度大小都相同,與實(shí)驗(yàn)所用斜槽是否光滑無關(guān),A錯(cuò)誤;畫軌跡時(shí)應(yīng)舍去誤差較大的點(diǎn),把誤差小的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來,B錯(cuò)誤;求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù),便于減小讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差,C正確。
(2)坐標(biāo)原點(diǎn)O為拋出點(diǎn),由平拋規(guī)律有x0=v0t,y0=12gt2,聯(lián)立解得平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0=x0g2y0,故選D。
(3)小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放是為了保證到達(dá)斜槽末端的速度大小都相同,從而能確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同。
4.(10分)(2024山東聊城二模)某小組利用氣墊導(dǎo)軌裝置研究力與速度的關(guān)系。如圖甲所示,遮光條寬度為d,光電門可測(cè)出其擋光時(shí)間;滑塊與遮光條的總質(zhì)量為m0,砝碼盤的質(zhì)量忽略不計(jì),不計(jì)滑輪和導(dǎo)軌摩擦。實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使其水平,并取4個(gè)質(zhì)量均為m的砝碼放在滑塊上;
甲
乙
②用細(xì)繩連接砝碼盤與滑塊,讓滑塊靜止放在導(dǎo)軌右側(cè)的某一位置;
③從滑塊上取出一個(gè)砝碼放在砝碼盤中,釋放滑塊后,測(cè)出遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間Δt;
④再?gòu)幕瑝K上取出一個(gè)砝碼放在砝碼盤中,重復(fù)步驟③,并保證滑塊從同一位置由靜止釋放;
⑤重復(fù)步驟④,直至滑塊上的砝碼全部放入砝碼盤中。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)若用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度d如圖乙所示,則d= mm。
(2)滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度v= (用題中所給的字母表示)。
(3)在本次實(shí)驗(yàn)過程中,砝碼盤中放1個(gè)砝碼與放4個(gè)砝碼兩種情況下,不考慮偶然誤差,遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的速度之比v1∶v2= 。
答案 (1)5.2 (2)dΔt (3)1∶2
解析 (1)10分度游標(biāo)卡尺的精確值為0.1 mm,由圖乙可知遮光條寬度為d=5 mm+2×0.1 mm=5.2 mm。
(2)釋放滑塊后,測(cè)出遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間Δt,由于擋光時(shí)間很短,可認(rèn)為擋光過程的平均速度等于滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度,則有v=dΔt。
(3)在本次實(shí)驗(yàn)過程中,砝碼盤中放1個(gè)砝碼與放4個(gè)砝碼兩種情況下,可認(rèn)為滑塊受到的合力之比為F1∶F2=1∶4,根據(jù)牛頓第二定律可知兩種情況下滑塊的加速度之比為a1∶a2=F1∶F2=1∶4,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2as,可知遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的速度之比為v1∶v2=a1∶a2=1∶2。
5.(10分)(2024山東濰坊一模)某同學(xué)利用如圖所示裝置探究滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
實(shí)驗(yàn)過程如下:
①長(zhǎng)木板水平固定,將彈簧左端固定在擋板P上,彈簧右端與滑塊不連接,當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),與彈簧右端接觸的滑塊中心位于O點(diǎn),O點(diǎn)右側(cè)放一相同的木板,與左側(cè)木板上表面平齊水平對(duì)接,如圖甲所示;
②用滑塊壓縮彈簧到A點(diǎn),用刻度尺測(cè)量出AO間的距離x;釋放滑塊,記錄其在右側(cè)木板上停止時(shí)的位置B,測(cè)出OB間的距離L1;
③如圖乙所示,拆去O點(diǎn)右側(cè)的木板,在O點(diǎn)下方掛上重錘,再次用滑塊將彈簧壓縮到A點(diǎn)無初速釋放,記錄其落到水平地面的位置C,測(cè)出O點(diǎn)到地面的豎直高度h,及落地點(diǎn)C到O點(diǎn)的水平距離L2;
④查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)滑塊從O點(diǎn)滑離時(shí)的初速度大小為 ,滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ= (用所測(cè)物理量符號(hào)表示)。
(2)若測(cè)得滑塊質(zhì)量為m,則釋放滑塊時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能Ep= (用所測(cè)物理量的符號(hào)表示)。
答案 (1)L2g2h L224hL1
(2)mgL224hL1(x+L1)
解析 (1)根據(jù)題意可知,拆去O點(diǎn)右側(cè)的木板,滑塊從O點(diǎn)飛出做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向上有h=12gt2,水平方向上有L2=v0t,解得v0=L2g2h;滑塊由O點(diǎn)到B點(diǎn),由動(dòng)能定理有-μmgL1=0-12mv02,解得μ=L224hL1。
(2)滑塊由A點(diǎn)到O點(diǎn),由能量守恒定律可得,釋放滑塊時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能Ep=μmgx+12mv02=mgL224hL1(x+L1)。
6.(10分)(2024新課標(biāo)卷)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。將斜槽軌道固定在水平桌面上,軌道末端水平,右側(cè)端點(diǎn)在水平木板上的垂直投影為O,木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實(shí)驗(yàn)時(shí)先將小球a從斜槽軌道上Q處由靜止釋放,a從軌道右端水平飛出后落在木板上;重復(fù)多次,測(cè)出落點(diǎn)的平均位置P與O點(diǎn)的距離xP。將與a半徑相等的小球b置于軌道右側(cè)端點(diǎn),再將小球a從Q處由靜止釋放,兩球碰撞后均落在木板上;重復(fù)多次,分別測(cè)出a、b兩球落點(diǎn)的平均位置M、N與O點(diǎn)的距離xM、xN。
完成下列填空:
(1)記a、b兩球的質(zhì)量分別為ma、mb,實(shí)驗(yàn)中須滿足條件ma (選填“>”或“
(2)maxP=maxM+mbxN 從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球,運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,水平位移可代替水平飛出時(shí)的速度
解析 本題考查驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)。
(1)為保證a球碰撞b球后不反彈,要求ma>mb。
(2)兩小球做平拋運(yùn)動(dòng),在豎直方向上有h=12gt2,故t=2hg,兩小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為va=xP2hg,va'=xM2hg,vb'=xN2hg,如果碰撞中滿足動(dòng)量守恒定律,則mava=mava'+mbvb',聯(lián)立解得maxP=maxM+mbxN。因?yàn)閮尚∏驈耐桓叨茸銎綊佭\(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,所以水平位移可代替小球水平飛出時(shí)的速度。

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