增分练1-（word书稿）2023大二轮【导学教程】新教材新高考物理专题辅导与训练

二、实验题增分练 增分练(1) [对应学生用书P217] 1．某同学做验证向心力与线速度关系的实验，装置如图所示，一轻质细线上端固定在力传感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门处。主要实验步骤如下： a．测出钢球直径d； b．钢球悬挂静止不动时，记下力传感器的示数F1，量出线长L； c．将钢球拉到适当的高度处后由静止释放，细线始终处于拉直状态，计时器测出钢球通过光电门时的遮光时间t，记下力传感器示数的最大值F2 (1)钢球经过光电门时的速度表达式v＝________，向心力表达式F向＝________(重力加速度为g)； (2)钢球经过光电门时所受合力的表达式F合＝________； (3)若在实验误差允许的范围内F向＝F合，则可验证向心力与线速度的关系。该实验可能存在的误差有________。(写出一条即可) 解析　(1)钢球的直径为d，遮光时间为t，所以钢球经过光电门时的速度v＝ 钢球做圆周运动的半径为R＝L＋ 钢球的质量m＝ 钢球经过光电门时向心力表达式 F向＝m＝。 (2)钢球经过光电门时只受重力和细线的拉力，且在一条直线上，合力的表达式F合＝F2－F1。 (3)根据向心力的表达式知，该实验可能存在的误差有细线长度的测量误差。 答案　(1)　　(2)F2－F1 　(3) 细线长度的测量误差(其他答案合理即可) 2．(2022·邯郸三模)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图甲所示。 (1)实验步骤： ①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m； ②用游标卡尺测量挡光条的宽度d如图乙所示，则d＝________cm； ③由刻度尺读出两光电门中心之间的距离s； ④将滑块移至光电门A右侧某处，待托盘和砝码静止不动时，释放滑块，要求托盘和砝码落地前挡光条已通过光电门B； ⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB； (2)除了上述操作之外，该实验中还需要完成的操作是：________； A．将气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力 B．将气垫导轨调节至水平 C．用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m D．用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m，且满足M≫m (3)在误差允许的范围内，如果满足mgs＝________(用题干已知物理量和测得的物理量字母表示)，则可认为验证了机械能守恒定律。 解析　(1)游标卡尺的主尺读数为9 mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为10×0.05 mm＝0.50 mm 所以最终读数为 9 mm＋0.50 mm＝9.50 mm＝0.950 cm。 (2)气垫导轨是常用的一种实验仪器，它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦，所以不需要平衡摩擦力，A错误，B正确；该实验如果托盘和砝码的重力势能的减少量等于系统动能的增加量即可验证机械能守恒定律，所以需要用天平称出滑块和挡光条的总质量M、托盘和砝码的总质量m，但不需要满足M≫m的条件，C正确，D错误。 (3)托盘和砝码的重力势能的减少量为mgs。遮光条经过光电门A和光电门B的速度分别为vA＝， vB＝ 若关系式mgs＝(M＋m)v－(M＋m)v 则mgs＝(M＋m)d2 则可认为验证了机械能守恒定律。 答案　(1)0.950　(2)BC　(3)(M＋m)·d2 3．(2022·晋中三模)某同学用如图甲所示的实验装置测量重力加速度g的大小。实验步骤如下： ①调节斜槽轨道末端水平，并与斜面体ABC的顶端A点衔接，然后将斜槽和斜面体固定； ②将光电门传感器固定在斜槽轨道末端，并调节其高度，使小球在斜槽轨道末端静止时球心与光电门上的小孔重合； ③先在斜面上铺一层白纸，再在白纸上铺复写纸，并将它们固定好； ④把小球从斜槽轨道上的某一位置由静止释放，使其脱离斜槽轨道后落到复写纸上，记录小球经过光电门的遮光时间Δt1，并测量小球落在斜面上的位置与A点的距离s1； ⑤不断改变小球从斜槽轨道上释放的位置，重复步骤④，得到多组Δt和s值，并以为纵坐标，以s为横坐标，建立直角坐标系，描点作图后得如图丁所示的正比例函数图像，图像的斜率为k。 (1)实验过程中，该同学用图乙所示的游标卡尺测量小球的直径d，应该用游标卡尺的________(填“A”“B”或“C”)进行测量，示数如图丙所示，该小球的直径d为____mm； (2)为完成该实验，还需测量的物理量有________； A．小球的释放点到桌面的高度h1 B．斜面的高度h2 C．斜面的长度L D．小球的质量m (3)请用k、d及第(2)问中所选物理量的符号表示重力加速度g的大小：g＝________。 解析　(1)A用于测量内径，B