2020屆高三物理一輪復習收尾二輪專題突破檢測 力學實驗

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1、力學實驗 (60分鐘　100分) 1.(10分)(2020·海南高考)某同學用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,當?shù)刂亓铀俣却笮間=9.80m/s2。實驗中該同學得到的一條點跡清晰的完整紙帶如圖乙所示,紙帶上的第一個點記為O,另選連續(xù)的三個點A、B、C進行測量,圖中給出了這三個點到O點的距離hA、hB和hC的值?；卮鹣铝袉栴}(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字): (1)打點計時器打B點時,重物速度的大小vB=　　　　　　　　　m/s; (2)通過分析該同學測量的實驗數(shù)據(jù),他的實驗結(jié)果是否驗證了機械能守恒定律?簡要說明分析的依據(jù)。 2.(1

2、0分)(2020·成都二模)在“探究單擺的周期和擺長的關系”實驗中。 (1)下列說法正確的是　　　　和　　　　(填選項序號字母); A.懸線越短越好 B.懸線上端固定且擺角要小 C.擺球應在豎直平面內(nèi)擺動 D.擺球擺至最高點時開始計時 (2)以擺球通過平衡位置時開始計時,用停表記下擺球通過平衡位置N次所用的時間t,則單擺周期T=　　　　;用米尺量出懸線的長度L0,用游標卡尺量出擺球的直徑d,則擺長L=　　　　; (3)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),在坐標紙上以T為縱軸,L為橫軸,作出T-L圖像,發(fā)現(xiàn)圖線是曲線;然后嘗試以T2為縱軸,L為橫軸,作出T2-L圖像,發(fā)現(xiàn)圖線是一條過原點的傾斜直線,由

3、此得出單擺做簡諧運動的周期和擺長的關系是(　　) A.T∝ B.T2∝ C.T∝L D.T2∝L 3.(10分)(2020·普陀區(qū)模擬)在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中,某同學的實驗情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細繩的結(jié)點,OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。 (1)圖乙中的　　　　是力F1和F2的合力的理論值;　　　　是力F1和F2的合力的實際測量值。 (2)在實驗中,如果將細繩也換成橡皮筋,那么實驗結(jié)果是否會發(fā)生變化? 答:　　　　(選填“會”或“不會”)。 為什么? 答:　

4、 。 (3)本實驗采用的科學方法是(　　) A.理想實驗法　　　　　　B.控制變量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法 4.(10分)(2020·泰安模擬)為了測定滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)μ,某同學設計了如圖的實驗裝置,其中圓弧形滑槽末端與桌面相切。第一次實驗時,滑槽固定于桌面右端,末端與桌子右端M對齊,滑塊從滑槽頂端由靜止釋放,落在水平面的P點;第二次實驗時,滑槽固定于桌面左側(cè),測出末端N與桌子右端M的距離為L,滑塊從滑槽頂端由靜止釋放,落在水平面的Q點,已知重力加速度為g,不計空氣

5、阻力。 (1)實驗還需要測出的物理量是(用代號表示):　 。 A.滑槽的高度h B.桌子的高度H C.O點到P點的距離d1 D.O點到Q點的距離d2 E.滑塊的質(zhì)量m (2)寫出動摩擦因數(shù)μ的表示式是μ=　　　　　 。 (3)如果第二次實驗時,滑塊沒有滑出桌面,測得滑行距離為x,則動摩擦因數(shù)可表示為μ=　　　 　。 5.(15分)(2020·四川高考)如圖甲所示,某組同學借用“探究a與F、m之間的定量關系”的相關實驗思想、原理及操作,進行“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗: (1)為達到平衡阻力的目的,取下細繩及托盤,通過調(diào)整墊

6、片的位置,改變長木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做　　　　運動。 (2)連接細繩及托盤,放入砝碼,通過實驗得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點,選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G。實驗時小車所受拉力為0.2N,小車的質(zhì)量為0.2kg。 請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化ΔEk,補填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點后第四位)。 O—B O—C O—D O—E O—F W/J 0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.091 5 ΔEk/J 0.043 0 0.057 0 0.073 4

7、 0.090 7 分析上述數(shù)據(jù)可知:在實驗誤差允許的范圍內(nèi)W=ΔEk,與理論推導結(jié)果一致。 (3)實驗前已測得托盤質(zhì)量為7.7×10-3kg,實驗時該組同學放入托盤中的砝碼質(zhì)量應為　　　　　　kg(g取9.8m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點后第三位)。 6.(15分)(2020·新課標全國卷Ⅰ)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: 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;用米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)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門

8、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; ⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)μ。 回答下列問題: (1)測量d時,某次游標卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為　　　 　cm。 (2)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a=　　　　　　　　　　。 (3)動摩擦因數(shù)μ可用M、m、和重力加速度g表示為μ=　　　　　　　　　　。 (4)如果細線沒有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于　　　　　　　　　　(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。 7.(15分)(2020·黃岡模擬)某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守

9、恒定律,實驗裝置如圖甲所示。在氣墊導軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B,滑塊P上固定一寬度為d的遮光條,若光線被遮光條遮擋,光電傳感器會輸出高電壓,兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機相連?；瑝K在細線的牽引下向左加速運動,遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時,通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖線。 (1)實驗前,接通氣源,將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導軌上,輕推滑塊,當圖乙中的Δt1　　　　Δt2(選填“>”“=”或“<”)時,說明氣墊導軌已經(jīng)水平。 (2)滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連,將滑塊P由圖甲所示位置釋放,通過計算機得到的圖像如圖

10、乙所示,若Δt1、Δt2、m和d已知,要驗證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒,還應測出　　　　　 和　　　　　　 (寫出物理量的名稱及符號)。 8.(15分)(2020·嘉興模擬)在“探究功與速度變化的關系”的實驗中: (1)利用甲圖裝置,小車在橡皮筋的作用下運動,下列4條紙帶中最符合實驗要求的是　　 　。 (2)某同學對該實驗進行了更改,如圖乙,把橡皮筋的固定點改為A點,操作如下: a.將打點計時器固定在一塊平板上,讓紙帶的一端夾在小車后端,另一端穿過打點計時器,將平板安裝有打點計時器的一端適當墊高,調(diào)整高度,直至輕推小車后小車　　　　　　　

11、　　。 b.將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位于靠近打點計時器處,記下小車位置。接通打點計時器電源,釋放小車。 c.用2條、3條、4條、5條、6條橡皮筋分別代替1條橡皮筋重做實驗。 d.在上述實驗中打出的6條紙帶中,分別找出小車開始近似做勻速運動的點,并分別測出勻速運動時的速度v1、v2、v3、v4、v5、v6。 相關數(shù)據(jù)見下表 實驗次數(shù) 條數(shù) 速度/m·s-1 速度平方/m2·s-2 1 1 1.28 1.64 2 2 1.75 3.06 3 3 2.10 4.41 4 4 2.26 5.11 5 5 2.68 7.18 6

12、 6 2.96 8.76 ①請把操作步驟a補充完整。 ②用W0表示一條橡皮筋做的功,請在坐標紙上畫W-v2圖像。 ③根據(jù)你畫的W-v2圖像,你認為該同學第　　 　次實驗操作出現(xiàn)了問題,問題在于該次實驗時小車釋放的位置距離較　　 　(選填“遠”或“近”)。 答案解析 1.【解析】(1)打點計時器打B點時重物速度的大小 vB==m/s=3.90m/s (2)=7.61(m/s)2,ghB=7.70(m/s)2,因為 m≈mghB,近似驗證了機械能守恒定律,或由 m

13、1)為了減小實驗誤差,應讓擺球在豎直平面內(nèi)擺動,懸線應適當長些,擺角小于5°,從擺球擺到最低點開始計時,故B、C項正確。 (2)由于一個周期兩次通過平衡位置,所以單擺周期T==,擺長是指懸點到球心的長度,所以L=L0+。 (3)因為T2-L圖像是一條過原點的傾斜直線,所以T2與L成正比,即T2∝L,D項正確。 答案:(1)B　C　(2)　L0+　(3)D 3.【解析】(1)力F1和F2的合力的理論值應為以F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對角線,即為F;則F′為合力的實際測量值。 (2)由于實驗中細繩的作用僅是描述力的方向,且橡皮筋受力情況與細繩完全相同,因此把細繩換成橡皮筋,不會影響實

14、驗結(jié)果。 (3)本實驗的實驗原理是兩分力的共同的作用效果與合力的作用效果相同,即等效替代法,故C正確。 答案:(1)F　F′　(2)不會　因為橡皮筋受力情況與原細繩相同　(3)C 4.【解析】設滑塊由桌面落到地面的時間為t, 第一次實驗時d1=v1t H=gt2 第二次實驗時d2=v2t 且由N到M,由動能定理-μmgL=m-m 解得μ=,因此還需要測量d1、d2、H。 如第二次實驗時,滑塊沒有滑出桌面, 則-μmgx=0-m 解得μ= 答案:(1)B、C、D　(2)　(3) 5.【解析】(1)把長木板的一側(cè)墊高,以補償打點計時器對小車的阻力及其他阻力;調(diào)節(jié)長木板的傾

15、斜度,使小車在不受牽引力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動。 (2)從點O到點F小車所受合外力做的功W=FxOF=0.2×55.75×10-2J=0.111 5 J 小車在點F的速度大小vF= =m/s=1.051 m/s, 所以從點O到點F小車動能的變化ΔEk=m=×0.2×1.0512J=0.110 5 J。 (3)設托盤中的砝碼質(zhì)量為m,托盤質(zhì)量m0=7.7×10-3kg,小車所受的拉力等于托盤和砝碼的重力之和,即F=(m0+m)g,解得:m=-m0=(-7.7×10-3)kg=0.013 kg。 答案:(1)勻速直線(或勻速)　(2)0.111 5　0.110 5 (3)0

16、.013 6.【解析】(1)20等份游標卡尺的精確度為0.05mm,主尺讀數(shù)0.9 cm,游標尺讀數(shù)=12×0.005 cm=0.060 cm,所以游標卡尺的讀數(shù)為0.960cm。 (2)遮光片經(jīng)過光電門A和B的平均速度分別表示A、B位置的瞬時速度,vA=,vB=,又由速度位移公式得: a==。 (3)對遮光片、物塊和重物由牛頓第二定律得:F-μMg=M,mg-F=m,即 mg-μMg=(M+m),所以μ=。 (4)如果細線沒有調(diào)整到水平,由此引起的誤差是實驗原理不完善引起的系統(tǒng)誤差。 答案:(1)0.960 (2)　(3) (4)系統(tǒng)誤差 7.【解析】輕推滑塊,當圖乙中的

17、Δt1=Δt2時,說明氣墊導軌已經(jīng)水平。要驗證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒,由mgL=M-M,v2=,v1=,還應測出的物理量是滑塊質(zhì)量M,兩光電傳感器間距離L。 答案:(1)=　(2)滑塊質(zhì)量M　兩光電傳感器間距離L 8.【解析】(1)利用甲圖裝置,小車在橡皮筋的作用下先加速運動,當橡皮筋恢復原長后做勻速運動,對應的紙帶上點跡為先是點之間距離逐漸增大最后距離相等,所以正確選項為B。 (2)將平板安裝有打點計時器的一端適當墊高,目的是平衡摩擦力。調(diào)整高度,直至輕推小車后小車做勻速直線運動。 (3)由于第4個點偏離直線太遠,所以認為該同學第4次實驗操作出現(xiàn)了問題,問題在于該次實驗時小車釋放的位置距離較近,獲得的速度較小,橡皮筋做功小于4W0。 答案:(1)B　(2)①做勻速直線運動 ②如圖 ③4　近