2021年高考物理三輪沖刺力學(xué)試驗(yàn)練習(xí)二含答案詳解

1、2021年高考物理三輪沖刺力學(xué)試驗(yàn)練習(xí)二為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(探究碰撞中的不變量)，某同學(xué)選取了兩個(gè)材質(zhì)相同，體積不等的立方體滑塊a和b，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：步驟1：在a、b的相撞面分別裝上尼龍拉扣，以便二者相撞以后能夠立刻結(jié)為整體；步驟2：安裝好實(shí)驗(yàn)裝置如圖，鋁質(zhì)軌道槽的左端是傾斜槽，右端是長(zhǎng)直水平槽，傾斜槽和水平槽由一小段弧連接，軌道槽被固定在水平桌面上，在軌道槽的側(cè)面與軌道等高且適當(dāng)遠(yuǎn)處裝一臺(tái)數(shù)碼頻閃照相機(jī)；步驟3：讓滑塊b靜置于水平槽的某處，滑塊a從斜槽某處由靜止釋放，同時(shí)開始頻閃拍攝，直到a、b停止運(yùn)動(dòng)，得到一幅多次曝光的數(shù)碼照片；步驟4：多次重復(fù)步驟3，得到多幅照片，挑出其中最理想

2、的一幅，打印出來，將刻度尺緊靠照片放置，如圖所示(1)由圖分析可知，滑塊a與滑塊b碰撞發(fā)生的位置_在p5、p6之間在p6處在p6、p7之間(2)為了探究碰撞中動(dòng)量是否守恒，需要直接測(cè)量或讀取的物理量是_a、b兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1和m2滑塊a釋放時(shí)距桌面的高度頻閃照相的周期照片尺寸和實(shí)際尺寸的比例照片上測(cè)得的x45、x56和x67、x78照片上測(cè)得的x34、x45、x56和x67、x78、x89滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)寫出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式_(3)請(qǐng)你寫出一條有利于提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)原理的建議：_.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示采用重物自由下落的方法:(1)實(shí)驗(yàn)中,下面哪些測(cè)量工具

3、是必需的()a.天平 b.直流電源 c.刻度尺d.停表(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 hz,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取9.80 m/s2,所用重物的質(zhì)量為200 g。實(shí)驗(yàn)中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖乙所示,o為紙帶下落的起始點(diǎn),a、b、c為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)。計(jì)算b點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí),甲同學(xué)用vb2=2gxob,乙同學(xué)用vb=xac2t,其中所選方法正確的是(選填“甲”或“乙”)同學(xué);根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由o運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的增加量等于j,重力勢(shì)能減少量等于j(計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。 (3)實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)重物減少的勢(shì)能總是大于重物增加的動(dòng)能,造成這種現(xiàn)象的主要原因是。&

4、#160;現(xiàn)用頻閃照相方法來研究物塊的變速運(yùn)動(dòng)在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過程中，用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如圖所示拍攝時(shí)頻閃頻率是10 hz，通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4.已知斜面頂端的高度為h，斜面的長(zhǎng)度為x.數(shù)據(jù)如表格所示，重力加速度大小g=9.80 m/s2.根據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成下列填空：(1)物塊的加速度a=_ m/s2(保留三位有效數(shù)字)(2)因?yàn)開，可知斜面是粗糙的某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示的裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)(1)下列操作中必要的是_(填字母代號(hào))a調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長(zhǎng)木板保持平行b為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小

5、于小車質(zhì)量c調(diào)節(jié)木板的傾斜度以平衡摩擦力d實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(2)如圖是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取0、1、2、3計(jì)數(shù)點(diǎn)，但0與2之間的原始記錄數(shù)據(jù)已模糊不清，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 hz，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_m/s2(保留三位有效數(shù)字)如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為m(kg)的圓柱棒代替紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒表面的紙上畫出記號(hào)，如圖乙所示，設(shè)毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動(dòng)測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為20.0 mm、44.0 mm、68.0 mm、92.

6、0 mm、116.0 mm、140 mm，已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1 200 r/min”字樣，由此研究圓柱棒的運(yùn)動(dòng)情況根據(jù)以上內(nèi)容，回答下列問題：(1)毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔t=_ s，圖乙中的_(填“左”或“右”)端是圓柱棒的懸掛端(2)根據(jù)圖乙所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫下記號(hào)d時(shí)，圓柱棒下落的速度vd=_m/s；圓柱棒豎直下落的加速度a=_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖甲為“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖圖中小車a的質(zhì)量為m1，連接在小車后的紙帶穿過電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器b，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪且足夠長(zhǎng)的木板上，p的質(zhì)量為m2，c為力傳感器，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變p的質(zhì)量，讀出

7、對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)f，不計(jì)繩與滑輪間的摩擦(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓為_(填“交”或“直”)流_v.(2)下列說法正確的是_a一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板必須保持水平b實(shí)驗(yàn)中通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)來求解小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度c實(shí)驗(yàn)中m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1d傳感器的示數(shù)始終為m2g(3)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，紙帶上標(biāo)出了所選的四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出由此可求得小車的加速度的大小是_m/s2.(交流電的頻率為50 hz，結(jié)果保留二位有效數(shù)字)(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測(cè)量得到的af圖象是圖丙中的_為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)

8、計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置其中帶滑輪的小車的質(zhì)量為m，砂和砂桶的質(zhì)量為m.(滑輪質(zhì)量不計(jì))(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是_a用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量b將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力c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(cè)力計(jì)的示數(shù)d改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶e為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量m(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶(兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn))，測(cè)得：x1=1.40 cm，x2=1.90 cm，x3=2.38 cm，x4=2.88 cm，x5=3.39 cm，x6=3.87 cm.那么打下3點(diǎn)時(shí)小車

9、的瞬時(shí)速度的大小是_ m/s，小車加速度的大小是_ m/s2.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50 hz的交流電(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)f為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，作出的af圖象是一條直線，如圖丙所示，圖線與橫軸的夾角為，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為_a2tan b. ck d.要測(cè)量?jī)蓚€(gè)質(zhì)量不等的沙袋的質(zhì)量，由于沒有直接的測(cè)量工具，某實(shí)驗(yàn)小組選用下列器材：輕質(zhì)定滑輪(質(zhì)量和摩擦可忽略)、砝碼一套(總質(zhì)量m=0.2 kg)、細(xì)線、刻度尺、秒表他們根據(jù)已學(xué)過的物理學(xué)知識(shí)，選擇合適的變量得到線性關(guān)系，作出圖線并根據(jù)圖線的斜率和截距求出沙袋的質(zhì)量請(qǐng)完成下列步驟：(1)實(shí)驗(yàn)

10、裝置如圖所示，設(shè)右邊沙袋a的質(zhì)量為ma，左邊沙袋b的質(zhì)量為mb.(2)取出質(zhì)量為mi的砝碼放在沙袋a中，剩余砝碼都放在左邊沙袋b中，發(fā)現(xiàn)a下降，b上升(左右兩側(cè)砝碼的總質(zhì)量始終不變)(3)用刻度尺測(cè)出沙袋a開始時(shí)離桌面的距離h，用秒表測(cè)出a從開始位置下降到桌面所用的時(shí)間t，則可知a的加速度大小a=_.(4)改變mi，測(cè)量相應(yīng)的加速度a，得到多組mi及a的數(shù)據(jù)，作_(選填“ami”或“a”)圖線(5)若求得圖線的斜率k=2.0 m/(kg·s2)，縱軸上的截距b=0.4 m/s2，則沙袋的質(zhì)量ma=_kg，mb=_kg.(重力加速度g取10 m/s2)參考答案答案為：(1)；(2)，m

11、1(x452x56x34)=(m1m2)·(2x67x78x89)；(3)將軌道的一端墊起少許，平衡摩擦力，使得滑塊碰撞前后都做勻速運(yùn)動(dòng)(其他合理答案也可)解析：(1)由題圖可得x12=3.00 cm，x23=2.80 cm，x34=2.60 cm，x45=2.40 cm，x56=2.20 cm，x67=1.60 cm，x78=1.40 cm，x89=1.20 cm.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知a、b相撞的位置在p6處(2)為了探究a、b相撞前后動(dòng)量是否守恒，就要得到碰撞前后的動(dòng)量，所以要測(cè)量a、b兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1、m2和碰撞前后的速度設(shè)照相機(jī)拍攝時(shí)間間隔為t，則p4處的速度為v4

12、=，p5處的速度為v5=，因?yàn)関5=，所以a、b碰撞前在p6處的速度為v6=；同理可得碰撞后ab在p6處的速度為v6=.若動(dòng)量守恒則有m1v6=(m1m2)v6，整理得m1(x452x56x34)=(m1m2)(2x67x78x89)因此需要測(cè)量或讀取的物理量是.(3)若碰撞前后都做勻速運(yùn)動(dòng)則可提高實(shí)驗(yàn)的精確度答案為：(1)c；(2)乙；0.369，0.376；(3)見解析：解析：(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理,需要驗(yàn)證方程mgh=12mv2成立,即gh=12v2,則不需要天平,v由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶測(cè)出,不需要停表,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電源為46v交流電源,故需要低壓交流電源,紙帶處理需要刻度尺。(2)

13、物體由靜止開始自由下落過程中受到空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力作用,不是自由落體運(yùn)動(dòng),vb2=2gxob,是自由落體運(yùn)動(dòng)的公式,故甲同學(xué)錯(cuò)誤。重物的重力勢(shì)能的減少量ep=mgh=0.200×9.80×0.1920j=0.376j打b點(diǎn)時(shí)重物的速度v=xac2t=0.2323-0.15552×0.02m/s=1.92m/s物體動(dòng)能的增加量ek=12mv2=0.5×0.200×1.922j=0.369j。(3)空氣阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功。答案為：(1)4.30；(2)a<g=5.88 m/s2(其他合理說法也可)；解析：(1)

14、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，利用逐差法，得x3x4(x2x1)=4at2，又知t=0.1 s，聯(lián)立得a=4.30 m/s2.(2)如果斜面光滑，根據(jù)牛頓第二定律得，物體下滑的加速度a=gsin=g=5.88 m/s2>a，所以斜面是粗糙的答案為：(1)a；(2)0.667；解析：(1)細(xì)繩應(yīng)與長(zhǎng)木板表面平行，保證拉力即為其水平方向的合力，故a正確；本實(shí)驗(yàn)中只要能使小車做加速運(yùn)動(dòng)即可，沒必要應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，也沒必要平衡摩擦力，b、c錯(cuò)誤；開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放鉤碼，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，

15、不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故d錯(cuò)誤(2)一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于其中間時(shí)刻的速度，所以01= m/s=0.553 m/s；03= m/s=0.619 7 m/s2.01的中間時(shí)刻與03的中間時(shí)刻相差0.1 s，故a= m/s2=0.667 m/s2.答案為：(1)0.05左；(2)1.6 m/s9.6 m/s2解析：(1)時(shí)間間隔t= s=0.05 s，從左向右相鄰兩條線的距離越來越小，所以左端是懸掛端(2)由vn=可計(jì)算出vd=1.6 m/s.由x=at2可得a=9.6 m/s2.答案為:(1)交,220;(2)b;(3)0.49(或0.50);(4)c;解析：本題考查

16、探究加速度與物體質(zhì)量和物體受力的關(guān)系(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為交流220 v(2)該實(shí)驗(yàn)首先必須要平衡摩擦力，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來的點(diǎn)，應(yīng)用“逐差法”來求小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度，選項(xiàng)b正確；由于該實(shí)驗(yàn)的這種連接方式，重物和小車的加速度不相同，小車在繩的拉力下加速運(yùn)動(dòng)，由于一根細(xì)繩中的彈力大小處處相等，故測(cè)力計(jì)示數(shù)等于此拉力，因此不需要用重物的重力來代替，故不要求重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；重物向下加速度運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律m2g2f=m2a，解得f=m2(ga)，選項(xiàng)d錯(cuò)誤(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論x=at2，有x=(3.392.89)×102 m=a

17、15;(0.1 s)2或者x=(2.892.40)×102=a×(0.1 s)2，解得a=0.50 m/s2(或者0.49 m/s2)(4)若沒有平衡摩擦力，只有當(dāng)f增加到一定值時(shí)，小車才可能加速運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)f0時(shí)，a=0，所以可能是圖中的圖線c.故選項(xiàng)c正確答案為：(1)bcd；(2)0.260.50；(3)d解析：(1)本實(shí)驗(yàn)中拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，a、e錯(cuò)誤；彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出拉力，從而得到小車受到的合外力，故需要將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力，b正確；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用時(shí)，先接通電源，再釋放小車，該實(shí)驗(yàn)探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，c正確；改變砂和砂桶質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨力的變化關(guān)系，d正確(2)兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.02×5 s=0.1 s；打下3點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度的大小v= m/s0.26 m/s；由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可知，小車加速度的大小a=，代入數(shù)據(jù)可解得a=0.50 m/s2.(3)以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)f為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐