（課標版）高考物理二輪復習 專題六 物理實驗 第18講 實驗題對“力學知識”的考查限時練（含解析）-人教版高三全冊物理試題

實驗題對“力學知識”的考查1．某同學從學校的實驗室里借來兩個彈簧測力計，在家里做實驗驗證力的平行四邊形定則．按如下步驟進行實驗：用完全相同的兩個彈簧測力計進行操作，彈簧測力計A掛于固定點C，下端用細線掛一重物G，彈簧測力計B的一端用細線系于O點，手持另一端向左拉至水平，使結(jié)點O靜止在某位置；分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向．(1)彈簧測力計A的指針如圖甲所示，由圖可知拉力的大小為________N(本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N)；由實驗作出FA和FB的合力F的圖示(如圖乙所示)，得到的結(jié)果符合事實的是________．(填“a”或“b”)(2)本實驗采用的科學方法是________(填正確答案標號)．A．理想實驗法 B．等效替代法C．控制變量法 D．建立物理模型法(3)某次實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，下列解決辦法可行的是________．A．改變彈簧測力計B拉力的大小B．減小重物M的質(zhì)量C．將A更換成量程較小的彈簧測力計D．改變彈簧測力計B拉力方向解析：(1)由題圖知，彈簧測力計A的最小刻度值為0.2N，讀數(shù)為5.8N．解答用平行四邊形定則求出的合力可以與重力的方向有偏差，但懸掛重物的線應該豎直向下，故結(jié)果a符合實驗事實．(2)本實驗中，需要保證單個拉力的作用效果與兩個拉力的作用效果相同，即采用了等效替代法．(3)當彈簧測力計A超出其量程，則說明與彈簧測力計B及重物相連的這兩根細線的力的合力已偏大．又由于掛重物的細線力的方向已確定，所以要么減小重物的重量，要么改變測力計B拉細線的方向，要么改變彈簧測力計B拉力的大小，從而使測力計A不超出量程，故A、B、D可行．答案：(1)5.8a(2)B(3)ABD2．(2019·貴州安順聯(lián)考)用如圖所示的裝置，探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，圖中小車的質(zhì)量用M表示，鉤碼的質(zhì)量用m表示．要順利完成該實驗，在操作中：(1)平衡摩擦力的目的是：______________________________________________；(2)使M遠大于m目的是：_____________________________________________；(3)某次打出的某一條紙帶，A、B、C、D、E為相鄰的5個計數(shù)點，如圖，相鄰計數(shù)點間還有四個點未標出，所用交流電頻率為50Hz.利用圖中給出的數(shù)據(jù)可求出小車的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)實驗中平衡摩擦力的目的是使小車所受的合外力等于繩的拉力．(2)以鉤碼作為研究對象有：mg－FT＝ma；以小車作為研究對象有：FT＝Ma；聯(lián)立以上兩式可得：FT＝eq\f(M,M＋m)mg;要繩子的拉力近似等于鉤碼的總的重力，即：eq\f(M,M＋m)≈1，則有：M?m；則使M遠大于m的目的是：使繩的拉力近似等于鉤碼的重力．(3)因T＝0.1s，由逐差法Δx＝aT2得：a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(21.60－8.79－8.79×10－2,4×0.12)m/s2≈1.0m/s2.答案：(1)使小車所受的合外力等于繩的拉力(2)使繩的拉力近似等于鉤碼的重力(3)1.0m/s23．(2019·山東日照聯(lián)考)圖為測試飛機滑跑階段動力性能的監(jiān)控屏幕截圖．飛機前端裝有d＝6mm的擋光片，跑道上隔一段距離有一個感光裝置．圖中上方的兩個時間表示擋光片經(jīng)過感光裝置的擋光時間，圖中秒表表示飛機到達感光裝置的時刻．若飛機做勻加速直線運動，請根據(jù)圖中提供的信息，完成下列問題．(1)飛機的加速度大小a＝________m/s2.(2)最后一個圖片是飛機起飛前的瞬間，則飛機起飛的瞬時速度v＝________km/h.解析：(1)飛機經(jīng)過左邊擋光片的速度為v1＝eq\f(6×10－3,1.5×10－4)m/s＝40m/s，飛機經(jīng)過右邊擋光片的速度為v2＝eq\f(6×10－3,1.0×10－4)m/s＝60m/s，飛機經(jīng)過兩擋光片所用時間為10s，由加速度定義式a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(60－40,10)m/s2＝2m/s2.(2)飛機起飛的瞬時速度為v2＝eq\f(6×10－3,1.0×10－4)m/s＝60m/s＝216km/h.答案：(1)2(2)2164.(2019·山西呂梁二模)某探究小組設(shè)計了“用一把尺子測定動摩擦因數(shù)”的實驗方案．如圖所示，將一個小球和一個滑塊用細繩連接，跨在斜面上端．開始時小球和滑塊均靜止，剪斷細繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音．保持小球和滑塊釋放的位置不變，調(diào)整擋板位置，重復以上操作，直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音．用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點與擋板處的高度差h及滑塊沿斜面運動的位移x.(空氣阻力對本實驗的影響可以忽略)(1)滑塊沿斜面運動的加速度與重力加速度的比值為________．(2)滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為________．(3)以下能引起實驗誤差的是________．a(chǎn)．滑塊的質(zhì)量b．當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮．長度測量時的讀數(shù)誤差d．小球落地和滑塊撞擊擋板不同時解析：(1)由于同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，說明小球和滑塊的運動時間相同，對滑塊，位移x＝eq\f(1,2)at2；對小球，位移H＝eq\f(1,2)gt2，解得：eq\f(a,g)＝eq\f(x,H)；(2)設(shè)斜面傾角為α，則sinα＝eq\f(h,x)，cosα＝eq\f(\r(x2－h(huán)2),x)，對滑塊，由牛頓第二定律得：mgsinα－μmgcosα＝ma，加速度a＝eq\f(x,H)g，解得μ＝(h－eq\f(x2,H))eq\f(1,\r(x2－h(huán)2))；(3)由μ＝(h－eq\f(x2,H))eq\f(1,\r(x2－h(huán)2))可知，能引起實驗誤差的是長度x、h、H測量時的讀數(shù)誤差，同時要注意小球落地和滑塊撞擊擋板不同時也會造成誤差，故選c、d.答案：(1)eq\f(x,H)(2)(h－eq\f(x2,H))eq\f(1,\r(x2－h(huán)2))(3)cd5．(2019·湖南郴州二次質(zhì)檢)如圖甲所示是用光電門測定小車瞬時速度的情境，軌道上a、c間距離恰等于小車長度，b是ac的中點，某同學采用不同的擋光片重復做同一實驗，并對測量精確度加以比較．(1)如圖乙所示，用螺旋測微器測量某擋光片的寬度，讀數(shù)為________mm.(2)若擋光片安裝在小車中點處，光電門安裝在c點處，它測量的是小車前端P抵達________(填“a”“b”或“c”)點時小車的瞬時速度．(3)若每次小車從相同位置釋放，更換不同寬度的擋光片重復實驗，記錄三次數(shù)據(jù)如表所示，那么測得瞬時速度較精確的值為________m/s.次數(shù)擋光片寬(m)擋光時間(s)速度(m/s)18.000×10－30.00362.2224.000×10－30.00202.0032.000×10－30.00111.82解析：(1)螺旋測微器固定刻度為1mm，可動刻度讀數(shù)為20.0×0.01mm＝0.200mm，所以螺旋測微器的讀數(shù)為(1＋0.200)mm＝1.200mm；(2)擋光片安裝在小車中點處，光電門安裝在c點，當擋光片到達光電門處時，小球前端P剛好抵達b點，故它測量的是小車前端P抵達b點時的瞬時速度；(3)光電門測速的原理是用擋光片的寬度除以擋光片通過光電門的時間，即擋光片通過光電門的平均速度近似的表示小車運動的瞬時速度，所以擋光片寬度越小，通過光電門的時間越短，平均速度越接近瞬時速度，從數(shù)據(jù)可知測得瞬時速度較精確的值的是第3次實驗，故較為精確的瞬時速度為1.82m/s.答案：(1)1.200(2)b(3)1.826．(2019·福建龍巖聯(lián)考)某同學利用如圖甲所示的實驗裝置，探究沿水平面運動的小車加速度a與小車所受的水平拉力F的關(guān)系．在滑輪上掛上沙桶，使小車在水平面上做勻加速運動，讀出彈簧秤的示數(shù)F，由打出的紙帶算出小車運動的加速度a.保持小車質(zhì)量M不變，逐漸增大沙和沙桶的總質(zhì)量m，重復多次上述實驗步驟，得到多組F、a值，不計滑輪的摩擦．甲乙(1)實驗中打下的一條紙帶如圖所示，A、B、C、D、E為選取的計數(shù)點，打點計時器所用的電源頻率為50Hz，則小車的加速度為________m/s2.(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))(2)下表為某同學做本實驗所獲得的F和a的多組數(shù)據(jù)．次數(shù)物理量1234567F/N0.600.650.700.750.800.850.90a/m·s－20.400.600.801.001.201.401.60①在坐標紙中作出小車的加速度a隨拉力F的變化圖象；②根據(jù)上述小車的加速度a隨拉力F的變化圖象，寫出小車加速度a與拉力F的關(guān)系式為a＝________m/s2.解析：(1)由于xAB＝12.0mm，xBC＝(26.4－12.0)mm＝14.4mm，xCD＝(43.2－26.4)mm＝16.8mm，xDE＝(62.4－43.2)mm＝19.2mm，根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，a＝eq\f(2.4×10－3,0.042)m/s2＝1.50m/s2；(2)①描點作圖如圖所示．②由圖象結(jié)合數(shù)學知識可知，a＝kF＋b，將a＝0，F(xiàn)＝0.5，a＝1.6，F(xiàn)＝0.9，代入a＝kF＋b,聯(lián)立解得：a＝4F－2.答案：(1)1.50(2)①圖見解析②4F－27．(2019·遼寧五校期末聯(lián)考)用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系．如圖甲所示，先安裝好實驗裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，記下重錘線所指的位置O.實驗步驟如下：步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上；重復多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置；步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣位置B，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞；重復多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置；步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度．(1)上述實驗除測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量的物理量有()A．小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2B．B點離地面的高度h2C．A、B兩點間的高度差D．小球1和小球2的半徑(2)當所測物理量滿足表達式________________(用所測物理量的字母表示)時，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律．(3)完成上述實驗后，某實驗小組對上述裝置進行了改造，如圖乙所示的圓弧為圓心在斜槽末端的eq\f(1,4)圓周．使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下，重復實驗步驟1和2的操作，得到兩球落在圓弧上的平均落點為M′、P′、N′.測得斜槽末端與M′、P′、N′三點的連線與豎直方向的夾角分別為α1、α2、α3，則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為________________________(用所測物理量的字母表示)．解析：(1)利用碰撞實驗器“驗證動量守恒定律”實驗是根據(jù)平拋運動原理，將速度的測量轉(zhuǎn)化為水平位移的測量，測量出OP、OM、ON外，還需要測量出兩個小球的質(zhì)量，選項A正確．(2)根據(jù)動量守恒定律，應該有：m1v0＝m1v1＋m2v2，由于OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t，所以當所測物理量滿足表達式m1OP＝m1OM＋m2ON，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律．(3)測得斜槽末端與M′的連線與豎直方向的夾角為α1，由平拋運動規(guī)律，x1＝v1t1，y1＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)，設(shè)斜槽末端與M′的連線長度為L(即圓弧半徑為L)，sinα1＝eq\f(x1,L)，cosα1＝eq\f(y1,L)，聯(lián)立解得v1＝eq\f(Lsinα1,\r(\f(2Lcosα1,g)))；測得斜槽末端與P′的連線與豎直方向的夾角為α2，由平拋運動規(guī)律，x2＝v0t2，y2＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,2)，sinα2＝eq\f(x2,L)，cosα2＝eq\f(y2,L)，聯(lián)立解得v0＝eq\f(Lsinα2,\r(\f(2Lcosα2,g)))；測得斜槽末端與N′的連線與豎直方向的夾角為α3，由平拋運動規(guī)律，x3＝v2t3，y3＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,3)，sinα3＝eq\f(