（江蘇專用）2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題六 物理實驗 第一講 力學(xué)基礎(chǔ)實驗課前自測診斷卷

第一講 力學(xué)基礎(chǔ)實驗 課前自測診斷卷考點一基本儀器的使用和讀數(shù)1.考查游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)如圖1是用游標(biāo)卡尺測量時的刻度圖，為20分度游標(biāo)尺，讀數(shù)為：_cm。圖2中螺旋測微器的讀數(shù)為：_mm。解析：20分度的游標(biāo)卡尺，精確度是0.05 mm，游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為13 mm，游標(biāo)尺上第15個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)尺讀數(shù)為15×0.05 mm0.75 mm，所以最終讀數(shù)為：13 mm0.75 mm13.75 mm1.375 cm。螺旋測微器的固定刻度為0.5 mm，可動刻度為20.0×0.01 mm0.200 mm，所以最終讀數(shù)為0.5 mm0.200 mm0.700 mm。答案：1.3750.7002考查游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的使用和讀數(shù)(1)某實驗中需要測量一根金屬絲的直徑(約0.5 mm)，為了得到盡可能精確的測量數(shù)據(jù)，應(yīng)從實驗室提供的米尺、螺旋測微器和游標(biāo)卡尺(游標(biāo)尺上有10個等分刻度)中，選擇_進行測量。(2)用游標(biāo)卡尺(游標(biāo)尺上有50個等分刻度)測定某工件的寬度時，示數(shù)如圖所示，此工件的寬度為_mm。解析：(1)金屬絲的直徑約0.5 mm，而游標(biāo)卡尺精確度才0.1 mm，螺旋測微器精確度可達0.01 mm，故應(yīng)選擇螺旋測微器進行測量。(2)由于50分度的游標(biāo)卡尺精確度為0.02 mm，主尺上讀數(shù)為23 mm，游標(biāo)尺上第11格與主尺刻度對齊，故游標(biāo)尺的讀數(shù)為0.22 mm，所以工件寬度為23.22 mm。答案：(1)螺旋測微器(2)23.22考點二“力和運動”類實驗3.考查研究勻變速直線運動某同學(xué)利用如圖所示裝置研究小車的勻變速直線運動。(1)實驗中，必需的措施是_。A細線必須與長木板平行B先接通電源再釋放小車C小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量D平衡小車與長木板間的摩擦力(2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50 Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出)。s13.59 cm，s24.41 cm，s35.19 cm，s45.97 cm，s56.78 cm，s67.64 cm。則小車的加速度a_ m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車的速度vB_ m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)利用打點計時器研究小車的勻變速直線運動時，為順利完成實驗，保證實驗效果，細線與長木板要平行，否則小車受力會發(fā)生變化，選項A正確；為打的點盡量多些，需先接通電源，再釋放小車，選項B正確；本題中只要保證小車做勻變速運動即可，無須保證小車質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量，選項C錯誤；同理，小車與長木板間可以有不變的摩擦力，無須平衡摩擦力，選項D錯誤。故必需的措施是A、B選項。(2)由s4s13a1T2、s5s23a2T2、s6s33a3T2知加速度a0.80 m/s2打B點時小車的速度vB0.40 m/s。答案：(1)AB(2)0.800.404考查驗證力的平行四邊形定則(2020·天津高考)某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計兩個，橡皮條(帶兩個較長的細繩套)，刻度尺，圖釘(若干個)。(1)具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實驗操作的建議，其中正確的有_。A橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B重復(fù)實驗再次進行驗證時，結(jié)點O的位置可以與前一次不同C使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度D用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計的拉力(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示。其中對于提高實驗精度最有利的是_。解析：(1)兩細繩套拉力的合力不一定沿兩細繩套夾角的角平分線，故A錯誤。同一次實驗，用一個細繩套拉橡皮條和用兩個細繩套拉橡皮條結(jié)點O的位置應(yīng)相同，不同次實驗結(jié)點O的位置可以不同，故B正確。為減小彈簧測力計摩擦和誤差，施力方向應(yīng)沿測力計軸線，讀數(shù)時視線正對測力計刻度，故C正確。合力可以比分力大，也可以比分力小，故D錯誤。(2)為了提高實驗精度，測力計讀數(shù)應(yīng)適當(dāng)大一些，標(biāo)度應(yīng)適當(dāng)小一些，兩分力夾角適當(dāng)大一些，標(biāo)注細線方向的兩點離結(jié)點應(yīng)適當(dāng)遠一些。故選B。答案：(1)BC(2)B5.考查探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系(2020·南通二模)利用圖甲所示裝置探究物體的加速度與所受合外力的關(guān)系，小車質(zhì)量約300 g，另配置質(zhì)量20 g 的鉤碼5個，質(zhì)量500 g的砝碼1個。(1)實驗中，平衡摩擦力的具體做法是_(選填“掛上”或“移去”)鉤碼，長木板右端用墊塊抬高，調(diào)至適當(dāng)高度，接通電源，輕推小車，使紙帶上打出的點間距相等。(2)實驗通過添加鉤碼改變小車的受力。關(guān)于小車，下列說法中正確的有_。A當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠小于小車總質(zhì)量時，可認為小車所受合外力與鉤碼重力大小相等B開始實驗時，應(yīng)將砝碼放入小車C小車內(nèi)放入砝碼后需重新平衡摩擦力D實驗中不需要測出小車的質(zhì)量(3)實驗中打出一條紙帶，如圖乙所示，從某清晰點開始取計數(shù)點，分別標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6，測量點0到點3的距離為d1，點0到點6的距離為d2，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔均為T，則加速度a_。(4)實驗小組由小車受到的拉力F和對應(yīng)的加速度a，作出a­F圖線，如圖丙中實線所示，下列對實驗圖線偏離直線的原因分析，正確的是_。A測量不準(zhǔn)確引起的，屬于偶然誤差B實驗原理方法引起的，屬于系統(tǒng)誤差C加速度大，空氣阻力作用更加明顯D滑輪與軸間有摩擦解析：(1)平衡摩擦力時，移去鉤碼，長木板右端用墊塊抬高，調(diào)至適當(dāng)高度，接通電源，輕推小車，使紙帶上打出的點間距相等。(2)當(dāng)鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，可以認為小車所受的合力等于鉤碼的重力，故A正確；開始實驗時，應(yīng)將砝碼放入小車，使得鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，故B正確；小車內(nèi)放入砝碼后，不需要重新平衡摩擦力，故C錯誤；實驗研究加速度與力的關(guān)系，需保持小車的總質(zhì)量不變，所以不需要測出小車的質(zhì)量，故D正確。(3)根據(jù)逐差法(d2d1)d1a(3T)2得，加速度a。(4)a­F圖線中圖線上端偏離直線的原因是不能滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，該誤差屬于系統(tǒng)誤差，是由實驗原理方法引起的。答案：(1)移去(2)ABD(3)(4)B考點三“能量和動量”類實驗6.探究動能定理(2020·江蘇高考)某興趣小組用如圖所示的裝置驗證動能定理。(1)有兩種工作頻率均為50 Hz的打點計時器供實驗選用：A電磁打點計時器B電火花打點計時器為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應(yīng)選擇_(選填“A”或“B”)。(2)保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點計時器的限位孔。實驗中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運動。同學(xué)甲認為此時摩擦力的影響已得到消除。同學(xué)乙認為還應(yīng)從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運動?？捶ㄕ_的同學(xué)是_(選填“甲”或“乙”)。(3)消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼。接通打點計時器電源，松開小車，小車運動。紙帶被打出一系列點，其中的一段如圖所示。圖中紙帶按實際尺寸畫出，紙帶上A點的速度vA_ m/s。(4)測出小車的質(zhì)量為M，再測出紙帶上起點到A點的距離為L。小車動能的變化量可用EkMvA2算出。砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g。實驗中，小車的質(zhì)量應(yīng)_(選填“遠大于”“遠小于”或“接近”)砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量，小車所受合力做的功可用WmgL算出。多次測量，若W與Ek均基本相等則驗證了動能定理。解析：(1)電磁打點計時器打點計時時振針與紙帶之間的摩擦較大；電火花打點計時器是電磁脈沖產(chǎn)生的電火花在紙帶上打點，紙帶所受阻力較小，故選B項。(2)由于剛開始運動，拉力克服最大靜摩擦力，而最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力，故平衡摩擦力的兩種說法中，乙同學(xué)正確。(3)取與A點相鄰的兩點，用毫米刻度尺測出兩點之間的距離，如圖所示。用平均速度表示A點的瞬時速度，vA m/s0.31 m/s。(4)本實驗要驗證的表達式是mgLMvA2，用砝碼的重力表示拉力的前提是mM。答案：(1)B(2)乙(3)0.31(0.300.33都算對)(4)遠大于7考查驗證機械能守恒定律用如圖甲所示的實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒。m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打下的點(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點間的距離如圖乙所示。已知m150 g，m2150 g，則(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，實驗用交流電周期為0.02 s)(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v5_m/s；(2)在打下計數(shù)點05的過程中系統(tǒng)動能的增加量Ek_J，為了簡化計算，g取10 m/s2，則系統(tǒng)重力勢能的減少量Ep_J；(3)在本實驗中，若某同學(xué)作出了v2­h圖像，如圖丙所示，h為從起點量起的長度，則據(jù)此得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_m/s2。解析：(1)利用勻變速直線運動的推論有：v5 m/s2.4 m/s。(2)系統(tǒng)動能的增加量為：EkEk50(m1m2)v52×(0.050.15)×2.42 J 0.58 J，系統(tǒng)重力勢能減小量為：Ep(m2m1)·gh0.1×10×(0.3840.216)J0.60 J，在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒。(3)由機械能守恒定律得EkEk50(m1m2)v2Ep(m2m1)gh，由于(m1m2)2(m2m1)，所以得到：v2h，所以v2­h圖像的斜率k，解得g9.7 m/s2。答案：(1)2.4(2)0.580.60(3)9.78考查驗證動量守恒定律如圖甲所示，某同學(xué)設(shè)計一個氣墊導(dǎo)軌裝置驗證動量守恒定律的實驗：(1)用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d如圖乙所示，則d_ mm。(2)質(zhì)量為m2的滑塊2靜止放在水平氣墊導(dǎo)軌上光電門的右側(cè)，質(zhì)量為m1的滑塊1從光電門的右側(cè)向左運動，穿過光電門與滑塊2發(fā)生碰撞，隨后兩個滑塊分離并依次穿過光電門，滑塊2與導(dǎo)軌左端相碰并被粘接條粘住，待滑塊1穿過光電門后用手將它停住，兩個滑塊上固定的遮光條寬度相同，數(shù)字計時器分別記錄下滑塊1通過光電門的時間t、滑塊2和滑塊1依次通過光電門的時間t2和t1。本實驗中兩個滑塊的質(zhì)量大小關(guān)系應(yīng)為_。若等式_成立，則證明兩滑塊碰撞過程中系統(tǒng)的動量守恒(用題中的所給的字母表示)。解析：(1)用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d1.3 cm0.05 mm×1613.80 mm。(2)滑塊1穿過光電門1的速度：v；滑塊1穿過光電門2的速度：v1；滑塊2穿過光電門2的速度：v2；若動量守恒，則m1m1m2，即；為防止碰后m1反彈，則兩滑塊的質(zhì)量關(guān)系是m1>m2。答案：(1)13.80(2)m1m2