【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021高考物理二輪復(fù)習(xí)(江蘇專用)題型通關(guān)-專練15

二、試驗(yàn)題專練[專練定位]沖刺滿分——18分物理試驗(yàn)試題在歷年高考中始終占有很大的比例，經(jīng)爭辯發(fā)覺每年物理試驗(yàn)題千變?nèi)f化，但其典型題型基本不變．高考對(duì)試驗(yàn)題的考查方式為“一小一大”或“一力一電”的組合方式，對(duì)力學(xué)試驗(yàn)的考查一般比較簡潔，側(cè)重試驗(yàn)原理、試驗(yàn)留意事項(xiàng)和簡潔的數(shù)據(jù)處理；而電學(xué)試驗(yàn)則側(cè)重考查電路設(shè)計(jì)、實(shí)物連接、數(shù)據(jù)處理和誤差分析．常見的題型：①讀數(shù)作圖型；②常規(guī)試驗(yàn)型；③創(chuàng)新探究型．[高分策略]策略一：明確基本儀器的使用無論是試驗(yàn)的設(shè)計(jì)還是試驗(yàn)結(jié)果的分析，往往都涉及基本儀器的使用，所以一些基本儀器的原理、使用方法、留意事項(xiàng)和讀數(shù)等，在近幾年的高考中不斷消滅，特殊是刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電壓表、電流表、多用電表及傳感器等基本儀器使用、讀數(shù)是高頻考點(diǎn)．策略二：把握好處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種方法1．列表法：把被測物理量分類列表表示出來，表中對(duì)各物理量的排列習(xí)慣上是先記錄原始數(shù)據(jù)，后計(jì)算結(jié)果，列表法可大體反映某些因素對(duì)結(jié)果的影響，常用作其他數(shù)據(jù)處理方法的一種幫助手段．2．圖象法：把試驗(yàn)測得的量按自變量和因變量的函數(shù)關(guān)系用圖象直觀地顯示出來，依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出圖象，若是反比關(guān)系一般改畫成正比圖線，同時(shí)留意圖象斜率、圖象在坐標(biāo)軸上截距的物理意義，值得提示的是，創(chuàng)新試驗(yàn)的落腳點(diǎn)幾乎都是圖象，故備考時(shí)肯定要將圖象法處理數(shù)據(jù)作為重中之重．策略三：要擅長提取一個(gè)試驗(yàn)的精髓縱觀近幾年的高考創(chuàng)新試驗(yàn)發(fā)覺：試驗(yàn)題一年比一年“新”，年年都在“變”，但是這種“變”只不過是試驗(yàn)命題的形式在變，所謂的“新”，只不過是試驗(yàn)的環(huán)境新了，學(xué)問點(diǎn)是不會(huì)新的，更不會(huì)變的，所以復(fù)習(xí)一個(gè)試驗(yàn)我們要抓住其精髓部分，找準(zhǔn)我們學(xué)習(xí)過的類似且相應(yīng)的試驗(yàn)，從原理遷移中找突破．專練15力學(xué)試驗(yàn)1．(2022·揚(yáng)州中學(xué)高三模擬)(1)小明同學(xué)到試驗(yàn)室去做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的試驗(yàn)時(shí)觀察試驗(yàn)桌上有一把20分度的游標(biāo)卡尺，他馬上用游標(biāo)卡尺測量了鋼筆套的長度，如圖1所示，則鋼筆套的長度為________mm.圖1(2)隨后小明開頭做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的試驗(yàn)，在水平放置的木板上墊上一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套，如圖2所示．先用兩個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩套，互成角度拉橡皮條使之伸長，結(jié)點(diǎn)到某一位置O，此時(shí)登記兩個(gè)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1和F2和兩細(xì)繩的方向．請(qǐng)完成下列問題：①F1的讀數(shù)如圖3所示(只畫出了彈簧測力計(jì)的一部分)，則F1＝________N.②小明再用一個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩套把橡皮條拉長，應(yīng)當(dāng)使結(jié)點(diǎn)拉到________，登記彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，并登記________．③在本試驗(yàn)中，若保持F1和F2的大小不變，則關(guān)于這兩個(gè)力的合力的說法中正確的是 ()A．合力F的大小隨F1與F2夾角的增大而增大B．F1和F2的夾角在0°到180°之間時(shí)，夾角越小，合力F越大C．F1或F2的大小總是小于合力F的大小D．合力F的大小不肯定大于F1或F2的大小解析(1)由題圖甲，游標(biāo)尺上的第11條刻線與主尺上21mm刻線對(duì)齊，且游標(biāo)尺為20分度，故鋼筆套的長度為10mm＋0.5×11mm＝10.55mm.(2)①彈簧測力計(jì)的最小格為0.1N．需向下一位估讀，讀數(shù)為1.23N．②合力與兩個(gè)分力的作用效果相同，故兩次將橡皮條應(yīng)拉至同一位置O；力是矢量．應(yīng)同時(shí)記錄力的大小和方向．③F1與F2大小不變時(shí)，兩力的夾角越小，合力越大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；合力與分力是等效替代的關(guān)系，但合力不肯定大，分力也不肯定小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．答案(1)10.55(2)①1.23(1.22～1.24均可)②同一位置O細(xì)繩的方向③BD圖42．[2022·江蘇省高考命題爭辯專家原創(chuàng)卷(二)]人借助計(jì)算機(jī)，力傳感器的掛鉤與其他物體間的彈力大小能夠在屏幕上顯示出來．為了探究最大靜摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)，某同學(xué)在老師的指導(dǎo)下做了一系列試驗(yàn)：將滑塊平放在長木板上，用力傳感器沿長木板水平拉滑塊，轉(zhuǎn)變拉力直到將滑塊拉動(dòng)；再在長木板上鋪上毛巾，并在滑塊上放上砝碼，重復(fù)前一個(gè)過程，得到的圖線分別如圖4甲、乙所示．(1)由圖乙知：在t1～t2這段時(shí)間內(nèi)，滑塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是________(填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”)，滑塊受到的最大靜摩擦力為________(填“F1”或“F2(2)結(jié)合甲、乙兩圖，________(填“能”或“不能”)得出最大靜摩擦力與兩物體接觸面的粗糙程度和接觸面的壓力均有關(guān)的結(jié)論．解析(1)由圖乙知，在t1～t2這段時(shí)間內(nèi)，摩擦力不斷增大，物體受到的摩擦力是靜摩擦力，因此滑塊是靜止的；由圖示可知，滑塊受到的最大靜摩擦力為F1.(2)試驗(yàn)中沒有把握接觸面粗糙程度相同而物體間壓力不同，因此不能得到最大靜摩擦力與接觸面的壓力有關(guān)的結(jié)論．答案(1)靜止F1(2)不能3．(2022·全國大綱卷，22)現(xiàn)用頻閃照相方法來爭辯物塊的變速運(yùn)動(dòng)．在一小物塊沿斜面對(duì)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5所示．拍攝時(shí)頻閃頻率是10Hz；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h和斜面的長度s.數(shù)據(jù)如下表所示．重力加速度大小g＝9.80m/s2.圖5單位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00依據(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3位有效數(shù)字)．(2)由于________________，可知斜面是粗糙的．解析(1)依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，利用逐差法，得x3－x1＝2a1Tx4－x2＝2a2Ta＝eq\f(a1＋a2,2)，又知T＝eq\f(1,f)＝0.1s聯(lián)立以上各式得a≈4.30m/s2(2)假如斜面光滑，依據(jù)牛頓其次定律得，物體下滑的加速度a′＝gsinθ＝geq\f(h,s)＝5.88m/s2＞a，所以斜面是粗糙的．答案(1)4.30(2)a＜geq\f(h,s)＝5.88m/s24．(2022·浙江名校高考聯(lián)盟聯(lián)考)光滑斜面上小球和斜面一起在水平面上加速，當(dāng)加速度的大小滿足肯定條件時(shí)，小球和斜面可以保持相對(duì)靜止．為了爭辯此現(xiàn)象，某學(xué)習(xí)爭辯小組同學(xué)自制小車進(jìn)行探究，圖6甲為試驗(yàn)裝置：鉤碼、小車、小球、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等(溝通電頻率為50Hz)．圖6(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器如圖乙，則該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是________計(jì)時(shí)器，工作電壓為________伏．(2)側(cè)面為直角三角形的斜面小車底邊長L、高為h，如圖丙所示，請(qǐng)你用計(jì)算式表示小球和小車保持相對(duì)靜止時(shí)的加速度a＝________.(3)如圖7是某同學(xué)試驗(yàn)時(shí)測量的紙帶，則打下B點(diǎn)時(shí)小車的速度為________m/s，小車的加速度為________m/s2.(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖7解析(1)由圖乙可知，該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為電火花計(jì)時(shí)器；工作電壓要求220V.(2)以小球?yàn)闋庌q對(duì)象，小球受到豎直向下的重力mg、垂直斜面對(duì)上的彈力FN，兩者合力方向?yàn)樗较蜃?，由牛頓其次運(yùn)動(dòng)定律有關(guān)系：tanθ＝eq\f(F合,mg)，得：F合＝mgtanθ＝mgeq\f(h,L)＝ma，故小球和小車相對(duì)靜止時(shí)的加速度a＝eq\f(h,L)g.(3)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔t＝0.02s，依據(jù)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為AC段的平均速度，得打下B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB＝eq\f(xAC,tAC)＝eq\f(3.90－1.10×10－2m,2×0.02s)＝0.70m/s；同理得：vc＝eq\f(xBD,tBD)＝eq\f(5.60－2.40×10－2m,2×0.02s)＝0.80m/s；故小車的加速度ɑ＝eq\f(vC－vB,tBC)＝eq\f(0.80－0.70,0.02)m/s2＝5.0m/s2.答案(1)電火花220(2)hg/L(3)0.705.05．某同學(xué)利用圖8甲所示的試驗(yàn)裝置，探究小車在均勻長木板上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．圖8(1)在小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，圖乙中所示的是每打5個(gè)點(diǎn)所取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，x1＝3.62cm，x4＝5.12cm，由圖中數(shù)據(jù)可求得：小車的加速度為________m/s2，第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離(即x2)約為________cm.圖9(2)若用該試驗(yàn)裝置“探究ɑ與F、M之間的關(guān)系”，要用鉤碼(質(zhì)量用m表示)的重力表示小車所受的細(xì)線拉力，需滿足________，滿足此條件做試驗(yàn)時(shí)，得到一系列加速度a與合外力F的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，畫出a－F關(guān)系圖象，如圖9所示，若不計(jì)滑輪摩擦及紙帶阻力的影響，由圖象可知，試驗(yàn)操作中不當(dāng)之處為________；小車的質(zhì)量M＝________kg；假照試驗(yàn)時(shí)，在小車和鉤碼之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器用來測量拉力F，如圖9所示，從理論上分析，該試驗(yàn)圖線的斜率將________(填“變大”、“變小”或“不變”)．解析(1)由于打點(diǎn)周期為T＝0.02s，且每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t＝0.1s；由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論xm－xn＝(m－n)at2得x4－x1＝3at2，代入數(shù)據(jù)解得a＝0.50m/s2；由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：x2－x1＝at2得x2＝x1＋at2，代入數(shù)據(jù)得x2＝0.0412m，即為4.12cm.(2)要使細(xì)線的拉力等于鉤碼的重力，應(yīng)當(dāng)滿足的條件是M?m.由a－F關(guān)系圖象可知試驗(yàn)操作不當(dāng)之處為沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車的質(zhì)量M＝ΔF/Δa＝1kg.試驗(yàn)中把鉤碼的重力作為拉力F，實(shí)際上，由于鉤碼向下加速運(yùn)動(dòng)，拉力小于鉤碼重力．若在小車和鉤碼之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器用來測量拉力F，則分析可知小車加速度a和拉力F的關(guān)系圖線的斜率變大．答案(1)0.504.12(2)M?m沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足1變大6．小明同學(xué)看了“神舟十號(hào)”宇航員王亞平在太空授課時(shí)，利用牛頓其次定律測量指令長聶海勝的質(zhì)量后深受啟發(fā)，在學(xué)校試驗(yàn)室里設(shè)計(jì)了如圖10甲所示的試驗(yàn)裝置，測量手機(jī)電池的質(zhì)量，為使滑塊平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，小明把兩塊質(zhì)量相等的手機(jī)電池用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)棉線固定在滑塊的兩側(cè)．接通氣源，當(dāng)空氣從導(dǎo)軌兩側(cè)穩(wěn)定噴出時(shí)，發(fā)覺滑塊與氣墊導(dǎo)軌沒有直接接觸，裝置能正常使用．調(diào)整導(dǎo)軌水平，把細(xì)線的一端固定在滑塊上，另一端固定在鉤碼上．圖10(1)小明用圖乙中的螺旋測微器測得遮光條的寬度L＝________mm.(2)將附帶手機(jī)電池的滑塊由圖甲所示位置從靜止釋放，在鉤碼的牽引下先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光條通過第一個(gè)光電門的時(shí)間為Δt1＝7.2×10－3s，通過其次個(gè)光電門的時(shí)間為Δt2＝2.3×10－3s，遮光條從開頭遮住第一個(gè)光電門到開頭遮住其次個(gè)光電門的時(shí)間為Δt＝0.592s，則手機(jī)電池經(jīng)過光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度v1＝________m/s(保留2位有效數(shù)字)，經(jīng)過光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度v2＝________m/s(保留3位有效數(shù)字)，重力加速度g＝10m/s2，手機(jī)電池的加速度a＝________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．(3)已知鉤碼的質(zhì)量為m1＝200g，滑塊與遮光條的總質(zhì)量為m2＝510g，則一塊手機(jī)電池的質(zhì)量為m＝________g(保留2位有效數(shù)字)．解析(1)遮光條寬度L＝5mm＋0.0×0.01mm＝5.000mm.(2)v1＝eq\f(L,Δt1)＝eq\f(5.000×10－3,7.2×10－3)m/s＝0.69m/s，v2＝eq\f(L,Δt2)＝eq\f(5.000×10－3,2.3×10－3)m/s＝2.17m/s，a＝eq\f(v2－v1,Δt)＝eq\f(2.17－0.69,0.592)m/s2＝2.5m/s2.(3)對(duì)鉤碼、滑塊、遮光條和手機(jī)電池整體，由牛頓其次定律得：m1g＝(m1＋m2＋2m)a，解得m＝答案(1)5.000或5.001或4.999(2)0.692.172.5(3)457．[2022·重慶卷，6(2)]為了爭辯人們用繩索跨越山谷過程中繩索拉力的變化規(guī)律，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖11所示的試驗(yàn)裝置，他們將不行伸長輕繩的兩端通過測力計(jì)(不計(jì)質(zhì)量及長度)固定在相距為D的兩立柱上，固定點(diǎn)分別為P和Q，P低于Q，繩長為L(L>eq\x\to(PQ))．圖11他們首先在繩上距離P點(diǎn)10cm處(標(biāo)記為C)系上質(zhì)量為m的重物(不滑動(dòng))，由測力計(jì)讀出繩PC、QC的拉力大小TP和TQ，隨后，轉(zhuǎn)變重物懸掛點(diǎn)C的位置，每次將P到C點(diǎn)的距離增加10cm，并讀出測力計(jì)的示數(shù)，最終得到TP、TQ與繩長PC的關(guān)系曲線如圖12所示．由試驗(yàn)可知：(1)曲線Ⅱ中拉力最大時(shí)，C與P點(diǎn)的距離為________cm，該曲線為________(選填：TP或TQ)的曲線．(2)在重物從P移到Q的整個(gè)過程中，受到最大拉力的是________(選填：P或Q)點(diǎn)所在的立柱．(3)在曲線Ⅰ、Ⅱ相交處，可讀出繩的拉力T0＝________N，它與L、D、m和重力加速度g的關(guān)系為T0＝________.圖12解析(1)由圖知曲線Ⅱ中拉力最大時(shí)，C與P點(diǎn)的距離為60cm，由幾何關(guān)系知：PC距離越小時(shí)，PC與豎直方向的夾角α越小，QC與豎直方向的夾角β越大，又由兩段繩的拉力在水平方向的分力平衡，故TPsinα＝TQsinβ，PC距離較小時(shí)，α<β，故sinα<sinβ，所以TP>TQ，故曲線Ⅱ應(yīng)為TP的曲線．(2)由圖知拉力最大的點(diǎn)應(yīng)在曲線Ⅰ中，故應(yīng)為Q點(diǎn)所在的立柱．(3)由圖