高考復習二輪專項練習物理專題分層突破練16力學實驗

專題分層突破練16力學實驗A組1.(2021浙江衢州高三二模)(1)圖甲中,探究求合力的方法、研究平拋運動兩實驗均需使用的器材是(填寫器材名稱)。

甲(2)在探究求合力的方法實驗中,通過對拉的方法來選擇兩個彈簧測力計。方案一為兩彈簧測力計豎直懸掛在鐵架臺上對拉,方案二為兩彈簧測力計置于水平桌面對拉,下列說法正確的是。

A.彈簧測力計使用前必須進行調(diào)零B.實驗時,兩個彈簧測力計的量程需一致C.若方案一的兩彈簧測力計讀數(shù)相等,則可正常使用D.若方案二的兩彈簧測力計讀數(shù)相等,則可正常使用(3)在探究求合力的方法的實驗中,某實驗小組使用的彈簧測力計量程為0~5.00N,將橡皮條一端固定,先用兩只彈簧測力計將橡皮條另一端拉到某一位置,標記為O點,緊靠細繩標記A、B兩點,并記錄彈簧測力計讀數(shù);然后用一只彈簧測力計將其拉至O點,標記緊靠細繩的C點,并記錄彈簧測力計讀數(shù),該小組完成的部分實驗數(shù)據(jù)記錄在圖乙中。乙①按實驗要求完成作圖。②結(jié)合圖乙,分析實驗過程與結(jié)果,下列措施對減小實驗誤差有益的是。

A.適當增加橡皮條的原長B.適當增大兩細繩的夾角C.增大A、B兩點到O點的距離D.增大彈簧測力計的拉力2.(2021江西贛州高三一模)圖甲為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖。實驗步驟如下:甲乙①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量m'、重物的質(zhì)量m,用游標卡尺測量遮光片的寬度d,用刻度尺測量兩光電門之間的距離s;②調(diào)整輕滑輪,使細線水平;③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字計時器分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB,求出加速度a;④多次重復步驟③,求a的平均值a;⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)μ?；卮鹣铝袉栴}:(1)下列說法正確的是。

A.此實驗需要平衡摩擦力B.此實驗需要遮光片的寬度d盡量小些C.此實驗需要滿足m'遠大于mD.此實驗需要兩光電門之間的距離s盡量小些(2)測量d時,某次游標卡尺(主尺的最小分度為1mm)的讀數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為cm。

(3)請用m'、m、d、s、ΔtA、ΔtB和重力加速度g表示動摩擦因數(shù),μ=。

3.(2021天津高三模擬)用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖甲所示。甲乙(1)對測量原理的理解正確的是。

A.由g=4π2lT2可知,T一定時B.由g=4π2lT2可知,l一定時,C.單擺的振動周期T和擺長l可用實驗測定,由g=4π(2)若測量得到的g值偏大,可能是因為。

A.組裝單擺時,選擇的擺球質(zhì)量偏大B.測量擺長時,將懸線長作為單擺的擺長C.測量周期時,把n次全振動誤認為是(n+1)次全振動(3)下表是某同學記錄的實驗數(shù)據(jù),并做了部分處理。組次123456擺長l/cm40.0050.0060.0080.00100.00120.0050次全振動時間t/s63.074.077.589.5100.0109.5周期T/s1.261.481.551.792.19周期的二次方T2/s21.592.012.403.204.80請計算第5組實驗中的T2=s2。

(4)將上表數(shù)據(jù)輸入計算機,可得到圖乙所示的lT2圖像,圖線經(jīng)過坐標原點,斜率k=0.25m/s2。由此求得重力加速度g=m/s2。(π2=9.87,答案保留3位有效數(shù)字)

B組4.(2021江蘇南通高三二模)用如圖甲所示的裝置探究物體的加速度與質(zhì)量的關系,把右端帶有滑輪的長木板放在實驗桌上,小車的左端連接穿過打點計時器的紙帶,右端連接細線,細線繞過定滑輪掛有托盤和砝碼,通過墊塊調(diào)節(jié)木板左端高度以平衡摩擦力。甲(1)下列實驗操作中正確的有。

A.先釋放小車后接通電源B.調(diào)整定滑輪使細線與長木板平行C.平衡摩擦力時必須移去紙帶D.平衡摩擦力時必須移去托盤和砝碼(2)某次實驗打出的一條紙帶如圖乙所示,測得計數(shù)點1、2、3、4與計數(shù)點0間的距離分別為x1=3.60cm、x2=9.61cm、x3=18.01cm、x4=28.81cm。已知打點計時器打點周期為0.02s,相鄰計數(shù)點間有四個計時點未畫出,則小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

乙(3)實驗中保持托盤和砝碼的總質(zhì)量為20g不變,改變小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量m,進行實驗打出紙帶,算出相應的加速度a,數(shù)據(jù)如下表所示,請在圖丙中根據(jù)描出的點作出a1m圖像。由圖像可得出的結(jié)論是。

a/(m·s2)2.401.991.431.251.110.770.620.480.24m/kg0.060.080.120.140.160.240.300.400.801m/kg16.6712.508.337.146.254.173.332.501.25丙丁(4)某小組在實驗中作出1am圖像如圖丁所示,圖像斜率的物理意義是;若圖像縱截距為b,斜率為k,則托盤和砝碼的總質(zhì)量為(用字母b、k表示)5.(2021河北卷)某同學利用圖甲中的實驗裝置探究物體的機械能變化量與外力做功的關系。所用器材有:一端帶滑輪的長木板、輕細繩、50g的鉤碼若干、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊(質(zhì)量為200g,其上可放鉤碼)、刻度尺。g取9.80m/s2。實驗操作步驟如下:甲①安裝器材,調(diào)整兩個光電門距離為50.00cm,輕細繩下端懸掛4個鉤碼,如圖甲所示;②接通電源,釋放滑塊,分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間,并計算出滑塊通過兩個光電門時的速度;③保持繩下端懸掛4個鉤碼不變,在滑塊上依次增加一個鉤碼,記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量,重復上述步驟;④完成5次測量后,計算出每次實驗中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量m、系統(tǒng)(包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕細繩懸掛鉤碼)總動能的增加量ΔEk及系統(tǒng)總機械能的減少量ΔE,結(jié)果如下表所示。m/kg0.2000.2500.3000.3500.400ΔEk/J0.5870.4900.3920.2940.195ΔE/J0.3930.4900.6860.785(1)實驗中輕細繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字)。

(2)步驟④中的表格所缺數(shù)據(jù)為。

(3)以m為橫軸,ΔE為縱軸,選擇合適的標度,在圖乙中繪出ΔEm圖像。乙若忽略滑輪和繩子之間的摩擦力做功,求滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為。(保留兩位有效數(shù)字)

6.(2021廣西柳州高三一模)某同學用如圖所示的裝置做驗證動量守恒定律的實驗,操作步驟如下:Ⅰ.先將光滑斜槽軌道的末端調(diào)至水平,在一塊平木板表面先后釘上白紙和復寫紙,并將該木板立于靠近槽口處,使小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下,撞到木板在記錄紙上留下壓痕O;Ⅱ.將木板向右平移適當距離,再使小球a從原固定點由靜止釋放,撞到木板在記錄紙上留下壓痕;Ⅲ.把半徑相同的小球b(ma<mb)靜止放在斜槽軌道水平段的右邊緣,讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下,與小球b相碰后,a球沿軌道反彈后返回,兩球撞在木板上留下壓痕。將這些壓痕標記為A、B、C,已知b球的壓痕為C。(1)本實驗必須測量的物理量是。

A.小球a、b的質(zhì)量ma、mbB.小球a、b的半徑rC.斜槽軌道末端到木板的水平距離xD.記錄紙上O點到A、B、C的距離y1、y2、y3(2)放上被碰小球b,兩球相碰后,小球a在圖中的壓痕點為(選填“A”或“B”)。

(3)用本實驗中所測得的物理量來驗證兩球碰撞過程動量守恒,其表達式為。

7.(2021天津河東高三一模)某實驗小組設計實驗驗證機械能守恒,實驗裝置示意圖如圖所示,在鐵架臺鐵夾上固定好一個力傳感器,一根細線上端連接在力傳感器上,下端系在小球上,把小球拉離平衡位置一個角度,由靜止釋放小球,力傳感器可記錄在小球擺動過程中細線拉力大小,記下力傳感器的最大示數(shù)F。(1)關于實驗,下列說法正確的有。

A.可以直接用彈簧測力計代替力傳感器進行實驗B.細線要選擇伸縮性小的C.球盡量選擇密度大的(2)為完成實驗,需要測量小球自由靜止時力傳感器的示數(shù)F0,還需要測量的物理量有。

A.釋放小球時的位置與自由靜止位置的高度差hB.小球下落至平衡位置時的時間C.擺長lD.小球的質(zhì)量m(3)要驗證機械能守恒,需要滿足的等式是(用已知量和測量量的符號表示)。

參考答案專題分層突破練16力學實驗1.答案(1)刻度尺(2)AD(3)①如圖所示②BC解析(1)探究求合力的方法實驗中,需要使用刻度尺作力的圖示;研究平拋運動的實驗中,需要使用刻度尺測量物體的位移,即兩個實驗中都要使用刻度尺。(2)彈簧測力計在使用前必須進行調(diào)零;實驗中使用的兩個彈簧測力計,其量程可以不同;方案一中豎直懸掛時,由于彈簧受到重力作用,所以若兩彈簧測力計讀數(shù)相等,則水平測量拉力時讀數(shù)必然不同,所以不能使用;若方案二的兩彈簧測力計讀數(shù)相等,則可正常使用。故選A、D。(3)增加橡皮條的原長對實驗沒有影響;圖中兩分力的夾角較小,根據(jù)平行四邊形的特點,適當增大兩細繩的夾角,可以使作圖更精確,從而減小實驗誤差;繩子的作用是顯示出力的方向,增大A、B兩點到O點的距離,可以提高分力方向的精確度,從而減小實驗誤差;彈簧測力計的量程為0~5.00N,圖中合力已經(jīng)達到了4.80N,所以不能再增大彈簧測力計的拉力。故選B、C。2.答案(1)B(2)1.020(3)m解析(1)該實驗的目的是測量物塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù),所以在實驗過程中不需要平衡摩擦力,A錯誤;利用光電門來測量瞬時速度,遮光片的寬度d越小,測的瞬時速度的誤差越小,B正確;實驗原理中,可以利用整體法來求μ,所以不需要滿足m'遠大于m,C錯誤;在數(shù)據(jù)處理時,加速度為a=vB2-vA22s,兩光電門之間的距離s越大(2)游標卡尺讀數(shù)為主尺讀數(shù)+游標尺讀數(shù)×分度值=1cm+4×0.05mm=1.020cm。(3)利用平均速度表示瞬時速度,有物塊經(jīng)過光電門A的速度為vA=d物塊經(jīng)過光電門B的速度為vB=d由運動學規(guī)律可得a=v由牛頓第二定律可得mgμm'g=(m+m')a聯(lián)立解得μ=mm3.答案(1)C(2)C(3)4.0(4)9.87解析(1)重力加速度與單擺無關,由單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知g=4π2lT2,測出單擺的擺長l與周期T(2)由單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知g=4π2lT2,單擺周期與擺球質(zhì)量無關,組裝單擺時,選擇的擺球質(zhì)量偏大不會導致g的測量值偏大,A錯誤;測量擺長時,將懸線長作為單擺的擺長,所測擺長l偏小,所測g偏小,B錯誤;測量周期時,把n次全振動誤認為是(n+1)次全振動,所測周期T偏小(3)由表中實驗數(shù)據(jù)可知,完成50次全振動需要的時間為100.0s,則周期T=2.0s,所以T2=4.0s2。(4)由單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知l=g4π2T2,lT2圖像的斜率k=g4π2,解得g=4.答案(1)BD(2)2.40(3)如圖所示合力一定時,當托盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量時,小車和車內(nèi)沙子的加速度與質(zhì)量成反比(4)托盤和砝碼的總重力的倒數(shù)b解析(1)應先通電再釋放小車,A錯誤。調(diào)整定滑輪使細線與長木板平行,以保證小車在運動過程中合力不變,B正確。平衡摩擦力時必須連接紙帶,C錯誤。平衡摩擦力時必須移去托盤和砝碼,使小車重力分力等于摩擦力,D正確。(2)小車的加速度a=x4-2x2(2×0.(4)根據(jù)牛頓第二定律可知,圖像斜率的物理意義是托盤和砝碼的總重力的倒數(shù)。設托盤和砝碼的總質(zhì)量為m',受力分析可得m'g=(m'+m)a,即1a=1m'gm+1g,所以1m'5.答案(1)0.980(2)0.588(3)如圖所示0.40解析(1)ΔEp=4m'gh=4×50×103×9.8×0.5J=0.980J。(2)ΔE=ΔEpΔEk=0.980J0.392J=0.588J。(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點作圖即可;由題意可知,滑塊和木板之間的摩擦力做功即為系統(tǒng)損失的機械能,則有μmgl=ΔE,根據(jù)圖像得μ=0.40。6.答案(1)AD(2)B(3)may解析(1)設a單獨滾下經(jīng)過斜槽軌道末端的速度為v,兩球碰撞后a、b的速度分別為va和vb,由于碰撞后a球沿軌道反彈后返回,若兩球碰撞動量守恒,則mav=mava+mbvb根據(jù)平拋規(guī)律得v=xt=xva=xt=xvb=xt=x化簡可得may所以可知,本實驗必須測量的物理量是小球a、b的質(zhì)量ma、mb,以及紙上O點到A、B、C的距離y1、y2、y3。故選A、D。(2)由(1)中分析可知,放上被碰小球b,兩球相碰后,小球a在圖中的壓痕點為B。(3)由(1)中分析可知,用本實驗中所測得的物理量來驗證兩球碰撞過程動量守恒,其表達式為may17.答案(1)BC(2)AC(3)F0h=12l(FF0解析(1)彈簧測力計代