高考物理二輪復(fù)習高頻考點專項訓(xùn)練-力學(xué)試驗（解析版）

高考物理二輪復(fù)習高頻考點專項訓(xùn)練---力學(xué)試驗1.(2019·貴州貴陽市一模)如圖所示，為探究“質(zhì)量一定時，物體的加速度與所受合外力的關(guān)系”的實驗裝置．某同學(xué)的實驗步驟如下：①用天平測量并記錄滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量M；②調(diào)整長木板和滑輪，使長木板水平，細線與長木板平行；③在托盤中放入適當?shù)捻来a，接通電源，釋放滑塊，記錄拉力傳感器的讀數(shù)F，根據(jù)相對應(yīng)的紙帶，求出滑塊的加速度a；④多次改變托盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③.請按要求回答下列問題：(1)圖是該同學(xué)實驗得到的一條紙帶(兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出)，已知打點計時器用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶求出滑塊的加速度大小為________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(2)該同學(xué)用由實驗得到的數(shù)據(jù)，畫出了如圖所示的F－a圖線，圖線不通過原點的原因是________．(3)該實驗還可測量滑塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)，其值可用M、F0、g表示為μ＝________(其中M為滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量，F(xiàn)0為圖中的縱截距，g為重力加速度)，與真實值相比，測得的動摩擦因數(shù)________(選填“偏大”或“偏小”)．答案(1)2.00(2)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(3)eq\f(F0,Mg)偏大解析(1)紙帶上相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔T＝5×eq\f(1,50)s＝0.01s，利用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)可得：a＝eq\f(x6＋x5＋x4－x1＋x2＋x3,3T2)，代入數(shù)據(jù)可得a≈2.00m/s2；(2)由題圖可知，當細線上有拉力時，滑塊的加速度卻為零，由此可知實驗之前該同學(xué)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；(3)根據(jù)牛頓第二定律F－μMg＝Ma，解得：F＝Ma＋μMg，故F－a圖線的斜率k＝M，μ＝eq\f(F0,Mg)，由于存在紙帶與限位孔間的摩擦力和空氣阻力，導(dǎo)致測得的動摩擦因數(shù)偏大．2．(2019·山東煙臺市上學(xué)期期末)某實驗小組采用如圖所示的實驗裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗：在長木板上放置甲、乙兩輛小車，長木板下墊有小木塊用以平衡兩小車受到的摩擦力，甲車的前端粘有橡皮泥，后端連著紙帶，紙帶穿過位于甲車后方的打點計時器的限位孔．某時刻接通打點計時器的電源，推動甲車使之做勻速直線運動，與原來靜止在前方的乙車相碰并粘在一起，然后兩車繼續(xù)做勻速直線運動．已知打點計時器的打點頻率為50Hz.(1)現(xiàn)得到如圖所示的打點紙帶，A為打點計時器打下的第一個點，測得各計數(shù)點間的距離AB＝8.40cm，BC＝10.50cm，CD＝9.08cm，DE＝6.95cm，相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個計時點．則應(yīng)選________段計算甲車碰前的速度；應(yīng)選________段計算甲車和乙車碰后的共同速度．(均選填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)用天平測得甲車及橡皮泥的質(zhì)量為m1＝0.40kg，乙車的質(zhì)量為m2＝0.20kg，取甲、乙兩車及橡皮泥為一個系統(tǒng)，由以上測量結(jié)果可求得碰前系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s，碰后系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)答案(1)BCDE(2)0.4200.417解析(1)推動小車由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同；碰撞過程是一個變速運動的過程，而甲和乙碰后共同運動時做勻速直線運動，由紙帶可看出AC段為加速階段，BC段、DE段均為勻速運動階段，CD段為變速運動階段，但A為打點計時器打下的第一個點，故選BC段計算碰前的速度，選DE段來計算碰后的共同速度．(2)由題可知，BC＝10.50cm＝0.1050m；DE＝6.95cm＝0.0695m；碰前小車的速度為：v1＝eq\f(BC,t)＝eq\f(0.1050,0.02×5)m/s＝1.05m/s；碰前的總動量為：p＝m1v1＝0.40×1.05kg·m/s＝0.420kg·m/s；碰后小車的共同速度為：v＝eq\f(DE,t)＝eq\f(0.0695,0.02×5)m/s＝0.695m/s；碰后的動量為：p′＝(m1＋m2)v＝(0.40＋0.20)×0.695kg·m/s＝0.417kg·m/s.3．(2019·山東臨沂市質(zhì)檢)某同學(xué)用如圖所示裝置做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，所用交流電源的頻率為50Hz，得到如圖所示的紙帶．選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s0＝19.00cm，點A、C間的距離為s1＝8.36cm，點C、E間的距離為s2＝9.88cm，g取9.8m/s2，測得重物的質(zhì)量為m＝1kg.(1)下列做法正確的有________．A．圖中兩限位孔必須在同一豎直線上B．實驗前，手應(yīng)提住紙帶上端，使紙帶豎直C．實驗時，先放開紙帶，再接通打點計時器的電源D．數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)選擇紙帶上距離較近的兩點作為初、末位置(2)如圖10所示，選取O、C兩點為初、末位置驗證機械能守恒定律，重物減少的重力勢能是________J，打下C點時重物的速度大小是________m/s.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(3)根據(jù)紙帶算出打下各點時重物的速度v，量出下落距離s，則以eq\f(v2,2)為縱坐標、以s為橫坐標畫出的圖象應(yīng)是下面的________．答案(1)AB(2)2.682.28(3)C解析(1)題圖中兩限位孔必須在同一豎直線上，故A正確；實驗前，手應(yīng)提住紙帶上端，并使紙帶豎直，減小紙帶與打點計時器限位孔之間的摩擦，故B正確；開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電，然后再釋放重物，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故C錯誤；數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)選擇紙帶上距離較遠的兩點作為初、末位置，以減小測量的誤差，故D錯誤．(2)重物減少的重力勢能為：ΔEp＝mgh＝mg(s0＋s1)＝1kg×9.8m/s2×(19.00＋8.36)×10－2m≈2.68J打下C點時重物的速度大小vC＝eq\f(s1＋s2,4T)＝2.28m/s(3)在驗證機械能守恒定律的實驗中，有：eq\f(1,2)mv2＝mgs，則有：eq\f(1,2)v2＝gs，g是常數(shù)，所以圖線為過原點的傾斜直線，故C正確．4．(2019·江西南昌市一模)某物理課外興趣小組的三名同學(xué)想驗證力的平行四邊形定則，他們找到了如下物品：一根粗細均勻的長橡皮筋、木板、剪刀、白紙、鉛筆、刻度尺、三角板、三個質(zhì)量相同的鉤碼、圖釘和細繩套若干．他們設(shè)計了如下實驗方案：步驟1：橡皮筋一端固定，另一端系上細繩套，分別掛上一個、兩個、三個鉤碼，用刻度尺測量掛上相應(yīng)的鉤碼時橡皮筋的長度，看伸長量是否與所掛鉤碼數(shù)成正比，若成正比則進行下一步；步驟2：將橡皮筋剪成長度均為l的三段，將三段橡皮筋的一端系在一起設(shè)為結(jié)點O，另一端均系上細繩套，任取兩細繩套對拉檢查對應(yīng)橡皮筋長度是否相等，若相等則進行下一步；步驟3：在木板上固定白紙，在白紙合適位置用圖釘套住一細繩套，現(xiàn)用手將另兩細繩套成一定角度往下拉適當?shù)木嚯x，記錄結(jié)點O的位置和測量三段橡皮筋的長度l1、l2、l3.(如圖所示)(1)有關(guān)上述操作說法正確的有________．A．步驟1的目的是判斷橡皮筋是否符合胡克定律B．步驟2的目的是判斷三段橡皮筋勁度系數(shù)是否相同C．步驟3還需要記錄橡皮筋2、3的方向D．步驟3還需要彈簧測力計測量三段橡皮筋的拉力大小(2)該小組的三名同學(xué)分別做此實驗，則他們在改變細繩的夾角再做實驗時________(填“需要”或“不需要”)保證結(jié)點O位置不變．現(xiàn)測得l＝10.0cm，則甲、乙、丙記錄的數(shù)據(jù)明顯存在錯誤的是________(選填“甲”“乙”或“丙”)．甲：l1＝l2＝l3＝15.0cm；乙：l1＝15.0cm，l2＝12.0cm，l3＝12.0cm；丙：l1＝16.0cm，l2＝13.0cm，l3＝14.0cm答案(1)ABC(2)不需要乙5.(2019·山東濟南市上學(xué)期期末)空間站中不能利用天平測量物體質(zhì)量，為此某同學(xué)為空間站設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置，用來測量小球質(zhì)量．圖中彈簧固定在擋板上，光滑水平軌道B處裝有光電門，可以測量出小球經(jīng)過光電門的時間．該同學(xué)設(shè)計的主要實驗步驟如下：①用游標卡尺測量小球的直徑d；②將彈簧左端固定在擋板上；③小球與彈簧接觸并壓縮彈簧，記錄壓縮量x；④由靜止釋放小球，測量小球離開彈簧后經(jīng)過光電門的時間t；⑤改變彈簧的壓縮量，重復(fù)步驟③、④多次；⑥分析數(shù)據(jù)，得出小球的質(zhì)量．已知彈簧彈性勢能Ep＝eq\f(1,2)kx2，k為勁度系數(shù)，x為形變量．該同學(xué)使用了一個已知勁度系數(shù)為k0的彈簧進行了上述實驗，請回答下列問題：(1)步驟①中游標卡尺示數(shù)情況如圖(b)所示，小球的直徑d＝________cm；(2)某一次步驟④中測得小球通過光電門的時間t為5.00ms，則此次小球離開彈簧的速度v＝________m/s；(3)根據(jù)實驗步驟中測得的物理量，可得小球的質(zhì)量m＝________.(用實驗步驟①、③、④中測得的物理量表示)答案(1)1.14(2)2.28(3)eq\f(k0x2t2,d2)解析(1)小球的直徑為：11mm＋4×0.1mm＝11.4mm＝1.14cm.(2)由于小球離開彈簧后做勻速直線運動，小球經(jīng)過光電門時的速度與離開彈簧時的速度相等，故小球離開彈簧時的速度為v＝eq\f(d,t)＝eq\f(1.14×10－2m,5.00×10－3s)＝2.28m/s；(3)由能量守恒定律可知：Ep＝eq\f(1,2)k0x2＝eq\f(1,2)mv2，解得：m＝eq\f(k0x2t2,d2).6.(2019·吉林“五地六校”合作體聯(lián)考)如圖所示實驗裝置，a、b是兩個半徑相等的小球．某同學(xué)按照以下步驟研究彈性正碰實驗操作：①在平木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎直立于緊靠槽口處，使小球a從斜槽軌道上固定點處由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；②將木板水平向右移動一定距離并固定，再使小球a從固定點處由靜止釋放，撞到木板上．重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的落點圈在里面，其圓心處于小球落點的平均位置，得到痕跡B；③把小球b靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓小球a仍從固定點處由靜止釋放，和小球b相碰后，重復(fù)多次，并使用與第②步同樣的方法分別標出碰撞后兩個小球落點的平均位置，得到兩球撞在木板上的痕跡A和C.(1)為了保證在碰撞過程中a球不反彈，a、b兩球的質(zhì)量m1、m2間的關(guān)系是m1________m2(選填“大于”“小于”或“等于”)．(2)完成本實驗，必須測量的物理量有________．A．小球a開始釋放的高度hB．木板水平向右移動的距離lC．a(chǎn)球和b球的質(zhì)量m1、m2D．O點到A、B、C三點的距離y1、y2、y3(3)若(2)所給選項的物理量均已知，若滿足條件______(用測量量表示)，則表示兩小球發(fā)生的是彈性碰撞．答案(1)大于(2)D(3)eq\f(1,\r(y2))＋eq\f(1,\r(y3))＝eq\f(1,\r(y1))7.(2019·福建寧德市上學(xué)期期末質(zhì)量檢測)某同學(xué)利用圖所示裝置驗證機械能守恒定律．完成下列問題：(1)請從圖中指出一條實驗錯誤：____________________________________________；(2)糾正實驗錯誤后，通過測量得到一條紙帶如圖所示．已知打點計時器的工作頻率為50Hz，根據(jù)紙帶測得的數(shù)據(jù)，重物在C點時的速度為________m/s；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)某同學(xué)選用兩個形狀相同、質(zhì)量不同的重物a和b進行實驗測得幾組數(shù)據(jù)，畫出eq\f(v2,2)－h(huán)的圖象如圖所示，求出圖線的斜率k，由圖象可知a的質(zhì)量ma________(選填“大于”或“小于”)b的質(zhì)量mb；(4)通過計算得到圖線b的斜率k＝9.50m/s2，分析發(fā)現(xiàn)造成斜率偏小的原因是實驗過程中存在各種阻力，已知此次實驗所用重物的質(zhì)量m＝0.250kg，則重物所受的平均阻力Ff＝________N．(重力加速度g＝9.80m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)實驗時用手托重物(打點計時器接在直流電源上等)(2)2.3(3)大于(4)0.075(或7.5×10－2)解析(1)打點計時器應(yīng)使用交流電源才能正常打點，重物應(yīng)緊靠打點計時器豎直靜止釋放，不能用手托?。?2)C點的瞬時速度等于BD間的平均速度，所以vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(32.86－23.66×10－2,2×0.02)m/s＝2.3m/s.(3)重物自由下落，由動能定理可知mgh－Ffh＝eq\f(1,2)mv2－0，整理有eq\f(v2,2)＝(g－eq\f(Ff,m))h，故eq\f(v2,2)－h(huán)圖象的斜率為g－eq\f(Ff,m)，因兩重物形狀相同則阻力相等，但b的斜率小，故b的質(zhì)量小，所以a的質(zhì)量ma大于b的質(zhì)量mb.(4)取斜率k＝g－eq\f(Ff,m)＝9.50m/s2，m＝0.250kg，g＝9.80m/s2，可求得Ff＝(g－k)m＝(9.80－9.50)×0.250N＝0.075N.8．(2019·安徽皖江名校聯(lián)盟摸底大聯(lián)考)如圖甲所示為曉宇同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“驗證動量守恒定律”的實驗裝置，利用彈射裝置給滑塊a一水平向右的速度，使其拖動紙帶在氣墊導(dǎo)軌上運動，經(jīng)過一段時間滑塊a與靜止的滑塊b發(fā)生相互作用，兩滑塊碰撞后粘合在一起共同在氣墊導(dǎo)軌上運動，在整個過程中打出的紙帶如圖乙所示．已知兩滑塊的質(zhì)量分別用ma、mb表示，紙帶上打出相鄰兩點之間的時間間隔為T.(1)若碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒，則需驗證的關(guān)系式為________；(2)如果將上述物理量均測量出，代入數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)碰前的動量略大于碰后的動量，請分析引起實驗誤差的原因：________.答案(1)7max2＝5(ma＋mb)x1(2)紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦或存在空氣阻力等解析(1)彈射出滑塊a后，滑塊a做勻速運動，滑塊a與滑塊b發(fā)生碰撞后一起做勻速運動，由題中的條件可知，碰撞前，滑塊a的動量為：p1＝mava＝ma×eq\f(x2,5T)，滑塊b的動量為零，則碰撞前兩滑塊的總動量為ma×eq\f(x2,5T)；碰撞后兩滑塊的速度相等，所以碰撞后總動量為：p2＝(ma＋mb)vb＝(ma＋mb)×eq\f(x1,7T)；若系統(tǒng)的動量守恒，則應(yīng)有p1＝p2，整理得7max2＝5(ma＋mb)x1；(2)因為紙帶與打點計時器限位孔有摩擦，同時還有空氣阻力等因素存在，從而使兩結(jié)果并不完全相同，但在誤差允許的范圍內(nèi)，可以認為動量守恒．9.(2019·陜西榆林市第二次模擬)某實驗小組做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗．(1)用如圖所示的裝置做實驗，圖中帶滑輪的粗糙長木板放置于水平桌面上，拉力傳感器可直接顯示所受拉力的大小．做實驗時，下列操作必要且正確的是________．A．將長木板右端適當墊高，使小車前端的滑輪不掛沙桶時小車能勻速滑動B．為了減小誤差，實驗中要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量C.小車遠離打點計時器，先釋放小車，再接通電源，打出一條紙帶，同時記錄傳感器的示數(shù)Hz，打計數(shù)點“3”時小車的速度大小v3＝________m/s；小車做勻加速直線運動的加速度大小a＝________m/s2.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)答案(1)A(2)1.132.50解析(1)連接拉力傳感器和沙桶之前，將長木板右端適當墊高，使小車能自由勻速滑動，平衡了摩擦力，故A正確；實驗中拉力通過拉力傳感器測出，不需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，故B錯誤；實驗時小車應(yīng)緊靠打點計時器，應(yīng)先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄傳感器的示數(shù)，故C錯誤．(2)已知打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰計數(shù)點間的時間間隔為：T＝5×0.02s＝0.1s．“3”點對應(yīng)的速度為：v3＝eq\f(x24,2T)＝eq\f(10.01＋12.50×10－2,2×0.1)m/s≈1.13m/s，由逐差法Δx＝aT2可得：a＝eq\f(x56＋x45＋x34－