(通用版)2020版高考物理大二復(fù)習(xí)專題強(qiáng)化練(十六)力學(xué)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新

1、專題強(qiáng)化練(十六)力學(xué)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新(滿分:100分時(shí)間:45分鐘)(共8小題,14題每題12分,58題每題13分,共100分)1.(考點(diǎn)1)(2019河北邯鄲模擬)某同學(xué)在做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率是50Hz,在實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,他把某一點(diǎn)記作O,再依次選6個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn),分別標(biāo)以A、B、C、D、E和F,如圖甲所示。(1)由實(shí)際的紙帶測得C、D兩點(diǎn)相距2.70cm,D、E兩點(diǎn)相距2.90cm,則在打D點(diǎn)時(shí)小車的速度是m/s。(2)該同學(xué)分別算出打各點(diǎn)時(shí)小車的速度,然后根據(jù)數(shù)據(jù)在v-t坐標(biāo)系中描好點(diǎn),請?jiān)趫D乙中作出小車的v-t圖象,并求出小車的

2、加速度a=m/s2。解析(1)vD=1.4m/s。(2)v-t圖象如圖所示。由圖象的斜率知a=5m/s2。答案(1)1.4(2)v-t圖象見解析圖52.(考點(diǎn)1)(2019天津檢測)小王同學(xué)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí),小車及砝碼的質(zhì)量用M表示,沙桶及沙的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶計(jì)算出。(1)往沙桶中加入一定量的沙子,當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足時(shí),可近似認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于沙桶和沙的重力;在釋放小車(選填“之前”或“之后”)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。(2)在平衡摩擦力后,他用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶的一段如圖甲所示,該紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未

3、標(biāo)出,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交變電流的頻率是50Hz,則小車的加速度大小是m/s2,當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)小車的速度是m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)小張同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),他們倆在同一坐標(biāo)系中畫出的a-F關(guān)系圖線如圖乙所示,小張和小王同學(xué)做實(shí)驗(yàn),哪一個(gè)物理量是不同的。解析(1)小車實(shí)際的加速度為a=,繩子拉力為F=Ma=,因此只有當(dāng)mM時(shí),拉力F才近似等于mg;實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源再釋放小車。(2)a=-=0.390m/s2,vB=0.377m/s。(3)圖線的斜率為小車及砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù),因此小張和小王同學(xué)做實(shí)驗(yàn)所用的小車及砝碼的總質(zhì)量不同。答案(1)mM之前(2)0.3900.377(3)

4、小車及砝碼的總質(zhì)量3.(考點(diǎn)2)(2017全國卷)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn),將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1mm)的紙貼在水平桌面上,如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí),橡皮筋處于原長。(1)用一只測力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O,此時(shí)拉力F的大小可由測力計(jì)讀出。測力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示,F的大小為N。(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A點(diǎn);現(xiàn)使用兩個(gè)測力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋,再次將P端拉至O點(diǎn)。此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向,由測力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的

5、大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N。()用5mm長度的線段表示1N的力,以O(shè)為作用點(diǎn),在圖(a)中畫出力F1、F2的圖示,然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合;圖(a)圖(b)()F合的大小為N,F合與拉力F的夾角的正切值為。若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi),則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。解析(1)題圖(b)中彈簧測力計(jì)的精度為0.2N,則示數(shù)為4.0N;(2)用5mm長的線段表示1N的力,F2對應(yīng)的長度為2.8cm,F1對應(yīng)的長度為2.1cm,根據(jù)平行四邊形定則作出的圖形如答案圖所示;測出F合的長度為1.9cm,則F合的大小為3.8N,如圖F合、F及F

6、構(gòu)成的三角形,F的長度約0.1cm,此三角形可近似看作直角三角形,則F合與拉力F的夾角的正切值tan=0=0.05。答案(1)4.0(2)()F1、F2和F合如圖所示()3.80.054.(考點(diǎn)2)(2019廣西欽州三模)如圖甲,某實(shí)驗(yàn)小組采用常規(guī)方案驗(yàn)證動量守恒定律。實(shí)驗(yàn)完成后,該小組又把水平木板改為豎直木板再次實(shí)驗(yàn),如圖乙所示。圖中小球半徑均相同、質(zhì)量均已知,且mAmB,B、B兩點(diǎn)在同一水平線上。(1)若采用圖甲所示的裝置,實(shí)驗(yàn)中還必須測量的物理量是。(2)若采用圖乙所示的裝置,下列說法正確的是。A.必須測量BO、BN、BP和BM的距離B.必須測量BN、BP和BM的距離C.若,則表明此碰撞

7、動量守恒D.若,則表明此碰撞動量守恒解析(1)如果采用圖甲所示裝置,由于小球平拋運(yùn)動的時(shí)間相等,故可以用水平位移代替速度進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)需要測量:OM、OP、ON的距離;(2)如果采用圖乙所示裝置時(shí),利用水平距離相等,根據(jù)下落的高度可確定飛行時(shí)間,從而根據(jù)高度可以表示出對應(yīng)的水平速度,從而確定動量是否守恒,故不需要測量BO、BN、BP和BM的距離,需要測量BN、BP和BM的距離,故A錯(cuò)誤,B正確;小球碰后做平拋運(yùn)動,速度越快,下落高度越小,單獨(dú)一個(gè)球下落時(shí),落點(diǎn)為P,兩球相碰后,落點(diǎn)分別為M和N,根據(jù)動量守恒定律有:mAv=mAv1+mBv2,而速度v=,根據(jù)h=gt2可得,t=,則可解得:v=

8、,v1=,v2=;代入動量守恒表達(dá)式,得,故C正確,D錯(cuò)誤。故選BC。答案(1)OM、OP、ON的距離(2)BC5.(考點(diǎn)3)(2019山東聊城二模)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的器材驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。在水平的圓形桌面上平鋪一張白紙,在桌子邊緣安裝三個(gè)光滑的滑輪,其中滑輪P1固定在桌子邊,滑輪P2、P3可沿桌邊移動。步驟如下:A.在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼,調(diào)整滑輪P2、P3位置并使結(jié)點(diǎn)O靜止;B.在白紙上描下O點(diǎn)的位置和三根繩子的方向,以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn),用同一標(biāo)度作出三個(gè)拉力的圖示;C.以繞過滑輪P2、P3繩的兩個(gè)力為鄰邊作平行四邊形,作出以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)的平行四邊形的對角線,量出對角線的長度

9、;D.檢驗(yàn)對角線的長度和繞過滑輪P繩拉力的圖示的長度是否一樣,方向是否在一條直線上。(1)第一次實(shí)驗(yàn)中,若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為m,另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為2m,則第三根繩所掛的鉤碼質(zhì)量M應(yīng)滿足關(guān)系。(2)第二次實(shí)驗(yàn)時(shí),改變滑輪P2、P3的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量,使結(jié)點(diǎn)平衡,繩的結(jié)點(diǎn)(選填“必須”或“不必”)與第一次實(shí)驗(yàn)中白紙上描下的O點(diǎn)重合。實(shí)驗(yàn)中,若桌面傾斜,(選填“會”或“不會”)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。解析(1)若一根繩掛的質(zhì)量為m,另一根繩掛的質(zhì)量為2m,則兩繩子的拉力分別為:mg、2mg,兩繩不共線,兩繩子拉力的合力F的范圍是:2mg-mgF2mg+mg,即mgF3mg;三力的合力為零,則第

10、三根繩拉力范圍為mgF33mg,第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量mM3m。(2)本實(shí)驗(yàn)不是先用一根繩拉,然后用兩根繩去拉,使一根繩拉力的作用效果與兩根繩拉力的作用效果相同,而是三根繩都直接拉O點(diǎn),所以O(shè)點(diǎn)的位置可以改變。若桌面不水平,繩中拉力仍等于鉤碼重力,對實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論無影響。答案(1)mM3m(2)不必不會6.(考點(diǎn)3)(2019湖北荊州二模)用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上,左端固定,右端在O點(diǎn);在O點(diǎn)右側(cè)的B、C位置各安裝一個(gè)光電門,計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)與兩個(gè)光電門相連。先用米尺測得B、C兩點(diǎn)間距離s,再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A,然后由靜止釋放,計(jì)時(shí)器

11、顯示遮光片從B到C所用的時(shí)間t,用米尺測量A、O之間的距離x。(1)計(jì)算滑塊離開彈簧時(shí)速度大小的表達(dá)式是v=。(2)為求出彈簧的彈性勢能,還需要測量。(填字母序號)A.彈簧原長B.當(dāng)?shù)刂亓铀俣菴.滑塊(含遮光片)的質(zhì)量(3)若氣墊導(dǎo)軌左端比右端略高,彈性勢能的測量值與真實(shí)值比較將(填字母序號)。A.偏大B.偏小C.相等解析(1)滑塊離開彈簧后的運(yùn)動可視為勻速運(yùn)動,故可以用BC段的平均速度表示離開時(shí)的速度。有v=;(2)彈簧的彈性勢能等于物體增加的動能,故應(yīng)求出物體的動能,根據(jù)動能表達(dá)式可知,應(yīng)測量滑塊的質(zhì)量。故選C;(3)若氣墊導(dǎo)軌左端比右端略高,導(dǎo)致通過兩光電門的時(shí)間將減小,那么測得的速度

12、偏大,因此彈性勢能的測量值也偏大。故選A。答案(1)(2)C(3)A7.(考點(diǎn)3)(2019安徽黃山二模)某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。氣墊導(dǎo)軌傾斜固定在水平桌面上,導(dǎo)軌A點(diǎn)處有一帶擋光片的滑塊,滑塊與擋光片的總質(zhì)量為M,擋光片的寬度為d,滑塊通過細(xì)線跨過光滑的定滑輪與兩個(gè)相同的鉤碼相連,連接滑塊的一段細(xì)線與導(dǎo)軌平行,每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m。開啟氣泵,滑塊恰好能靜止于A點(diǎn)。導(dǎo)軌上B點(diǎn)處固定一個(gè)光電門,擋光片到光電門的距離為L(L小于鉤碼到定滑輪的距離)。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測出擋光片的寬度d=0.952cm,則該同學(xué)用的游標(biāo)卡尺是分度(選填“0”

13、“0”或“50”)。(2)某時(shí)刻只撤去鉤碼2,讓滑塊從A點(diǎn)靜止開始運(yùn)動,已知光電門記錄擋光片擋光時(shí)間為t,則滑塊通過B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為(用題目中所給的物理符號表示)。(3)在滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中,為了驗(yàn)證滑塊與鉤碼1組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,需要驗(yàn)證的關(guān)系式為(用題目中所給的物理符號表示)。解析(1)10分游標(biāo)卡尺將9mm等分成10份,每份0.9mm,和主尺一格差0.1mm,精度0.1mm;20分游標(biāo)卡尺將19mm等分成20份,每份0.95mm,和主尺一格差0.05mm,精度0.05mm;50分游標(biāo)卡尺將49mm等分成50份,每份0.98mm,和主尺一格差0.02mm,精度0.02mm;游標(biāo)

14、卡尺讀數(shù)的方法,主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù),不需估讀,所以該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測出遮光片的寬度d=0.952cm=9.52mm,用的游標(biāo)卡尺是50分度。(2)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度,則滑塊通過B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為v=。(3)開啟氣泵,滑塊恰好能靜止于A點(diǎn),根據(jù)平衡條件則有:Mgsin=2mg;只撤去鉤碼2,讓滑塊從A點(diǎn)靜止開始運(yùn)動,系統(tǒng)重力勢能的減小量為Ep=MgLsin-mgL=mgL,動能的增加量為:Ek=(M+m)v2=(M+m)2,為了驗(yàn)證滑塊與鉤碼1組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,需要驗(yàn)證的關(guān)系式為Ek=Ep,即mgL=(M+m)。2答案(1)50(2)(3)mgL=(m+M)28.(考點(diǎn)3)(2

15、019廣東肇慶二模)用如圖甲所示裝置來探究功和動能變化的關(guān)系,木板上固定兩個(gè)完全相同的遮光條A、B,用不可伸長的細(xì)線將木板通過兩個(gè)滑輪與彈簧測力計(jì)C相連,木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上,軌道放在水平桌面上,P為小桶(內(nèi)有沙子),滑輪質(zhì)量、摩擦不計(jì)。(1)實(shí)驗(yàn)中軌道應(yīng)傾斜一定角度,這樣做的目的是。(2)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度,如圖乙所示,則遮光條的寬度d=cm。(3)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:測量木板(含遮光條)的質(zhì)量M,測量兩遮光條間的距離L,按圖甲所示正確連接器材;將木板左端與軌道左端對齊,靜止釋放木板,木板在細(xì)線拉動下運(yùn)動,記錄彈簧測力計(jì)示數(shù)F及遮光條B、A先后經(jīng)過光電門的時(shí)間為t1、t2,則遮光條B、A通過光電門的過程中木板動能的變化量Ek=,合外力對木板做功W合=。(以上兩空用字母M、t1、t2、d、L、F表示)在小桶中增加沙子,重復(fù)的操作,比較