2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 實驗技能與創(chuàng)新 第1講 力學(xué)實驗突破練.doc

第1講力學(xué)實驗限訓(xùn)練通高考 科學(xué)設(shè)題拿下高考高分 (45分鐘)1用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數(shù)如圖甲所示，此示數(shù)為_ mm，用20分度的游標(biāo)卡尺測量某物體的厚度時，示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)為_ mm.解析：螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)6 mm，可動刻度讀數(shù)為0.01 mm12.50.125 mm，所以最終讀數(shù)為6 mm0.125 mm6.125 mm；游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為6.3 cm63 mm，游標(biāo)尺上第12個刻度與主尺上某一刻度對齊，因此游標(biāo)讀數(shù)為0.05 mm120.60 mm，所以最終讀數(shù)為63 mm0.60 mm63.60 mm.答案：6.125(0.002均可)63.602(2017高考全國卷)某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器實驗步驟如下：如圖(a)，將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間t；用s表示擋光片沿運動方向的長度如圖(b)所示，表示滑塊在擋光片遮住光線的t時間內(nèi)的平均速度大小，求出；將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟；多次重復(fù)步驟；利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出t圖，如圖(c)所示完成下列填空：(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和t的關(guān)系式為_.(2)由圖(c)可求得，vA_ cm/s，a_ cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)解析：(1)由于滑塊做勻變速運動，在擋光片通過光電門的過程中，由運動學(xué)公式得tvAta(t)2，則vAat.(2)由vAat結(jié)合題圖(c)可知，圖線與縱軸的交點的縱坐標(biāo)即為vA，將圖線延長與縱軸相交，得vA52.1 cm/s，圖線的斜率等于a，即a cm/s2，求得a16.4 cm/s2.答案：(1)vAt(2)52.116.43在“驗證動量守恒定律”的實驗中，氣墊導(dǎo)軌上放置著帶有遮光板的滑塊A、B，遮光板的寬度相同，測得滑塊的質(zhì)量分別為m1和m2.如圖a所示，實驗中，用細(xì)線將兩個滑塊拉近使輕彈簧壓縮，然后燒斷細(xì)線，輕彈簧將兩個滑塊彈開，測得滑塊A、B通過光電門的時間分別為t1、t2.(1)圖b所示為甲、乙兩同學(xué)用螺旋測微器測遮光板寬度d時所得的不同情景由該圖可知甲同學(xué)測得的示數(shù)為_ mm，乙同學(xué)測得的示數(shù)為_ mm.(2)用測量的物理量表示動量守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式為_(用m1、m2、t1、t2、d表示)，被壓縮彈簧開始貯存的彈性勢能Ep_.解析：(1)題圖b中甲測得的螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為3.5 mm，可動刻度讀數(shù)為0.01 mm0.50.005 mm，所以最終讀數(shù)為3.5 mm0.005 mm3.505 mm.同理，乙的讀數(shù)為3 mm0.485 mm3.485 mm.(2)根據(jù)動量守恒定律可知，設(shè)向右為正方向，則應(yīng)滿足的表達式為0m1v1m2v2，即m1v1m2v2，根據(jù)光電門的性質(zhì)可知v1，v2，代入上式可得，根據(jù)功能關(guān)系可知，壓縮彈簧貯存的彈性勢能等于后來滑塊A、B獲得的動能，則有Epm1vm2v()2()2.答案：(1)3.505(3.5033.507均可)3.485(3.4833.487均可)(2)()2()24(2016高考全國卷)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖(a)所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能(1)實驗中涉及下列操作步驟：把紙帶向左拉直松手釋放物塊接通打點計時器電源向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是_(填入代表步驟的序號)(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為_m/s.比較兩紙帶可知，_(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大解析：(1)實驗中應(yīng)先向左推物塊使彈簧壓縮，測量彈簧的壓縮量，然后把紙帶向左拉直，先接通打點計時器電源，等打點穩(wěn)定后，再松手釋放物塊，使其向右滑動，因此步驟為.(2)由于物塊離開彈簧時的速度最大，因此M紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為v1.29 m/s.由于彈簧壓縮量越大，彈性勢能越大，因此推開物塊后，彈簧彈性勢能轉(zhuǎn)化成物塊的動能越多，物塊離開彈簧后獲得的速度越大，打的點間距越大，因此M紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大答案：(1)(2)1.29M5利用氣墊導(dǎo)軌驗證動能定理，實驗裝置示意圖如圖所示實驗主要步驟如下：在水平桌面上放置氣墊導(dǎo)軌，將它調(diào)至水平；用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d；由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離L；將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待托盤靜止不動時，釋放滑塊，從固定在滑塊上的拉力傳感器讀出細(xì)線拉力的大小F，從數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1的時間t1，通過光電門2的時間t2；用天平稱出滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M.回答下列問題：(1)以滑塊(包含遮光條和拉力傳感器)為研究對象，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式_(用測量的物理量的字母表示)，則可認(rèn)為驗證了動能定理；(2)關(guān)于本實驗，某同學(xué)提出如下觀點，其中正確的是_；A理論上，遮光條的寬度越窄，遮光條通過光電門的平均速度越接近瞬時速度B牽引滑塊的細(xì)繩應(yīng)與導(dǎo)軌平行C需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力對實驗結(jié)果產(chǎn)生的影響D托盤和砝碼的總質(zhì)量m必須遠(yuǎn)小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M(3)不計空氣阻力，已知重力加速度g和實驗測得的物理量，根據(jù)“mgFma”，可以計算托盤和砝碼的總質(zhì)量m.若不考慮遮光條寬度的影響，計算出托盤和砝碼的總質(zhì)量為m1；若考慮遮光條寬度的影響，計算出托盤和砝碼的總質(zhì)量為m2，則m1_m2(選填“大于”“等于”或“小于”)解析：(1)滑塊經(jīng)過兩光電門的速度分別為v1、v2，對滑塊運用動能定理有FLM()2M()2.(2)理論上，遮光條的寬度越窄，通過光電門的時間越短，遮光條通過光電門的平均速度越接近瞬時速度，故A正確；牽引滑塊的細(xì)繩應(yīng)與導(dǎo)軌平行，若不平行，則細(xì)繩對滑塊拉力方向就在不停變化，其做功變?yōu)樽兞ψ龉Γ瑢?dǎo)致計算結(jié)果不準(zhǔn)確，故B正確；本實驗的研究對象是滑塊，故不需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力做功，故C錯誤；該實驗細(xì)繩拉力直接可以用傳感器測量，故托盤和砝碼的總質(zhì)量m不用必須遠(yuǎn)小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M，故D錯誤(3)不考慮遮光條寬度的影響，設(shè)滑塊的加速度為a1，則()2()22a1L考慮遮光條寬度的影響，設(shè)滑塊的加速度為a2，則v1a2，v2a2，2a2Lvv聯(lián)立以上幾式得2a2L()2()2a(t1)2(t2)2故2a1L>2a2L，a1>a2，由m，得m1>m2.答案：(1)FLM()2M()2(2)AB(3)大于6.某實驗小組的同學(xué)制作了一個彈簧彈射裝置，輕彈簧兩端各放一個金屬小球(小球與彈簧不連接)，壓縮彈簧并鎖定，然后將鎖定的彈簧和兩個小球組成的系統(tǒng)放在內(nèi)壁光滑的金屬管中(管徑略大于兩球直徑)，金屬管水平固定在離地面一定高度處，如圖所示解除彈簧鎖定，則這兩個金屬小球可以同時沿同一直線向相反方向彈射現(xiàn)要測定彈射裝置在彈射時所具有的彈性勢能，并探究彈射過程所遵循的規(guī)律，實驗小組配有足夠的基本測量工具，并按下述步驟進行實驗：用天平測出兩球質(zhì)量分別為m1、m2；用刻度尺測出兩管口離地面的高度均為h；解除彈簧鎖定彈出兩球，記錄下兩球在水平地面上的落點M、N.根據(jù)該小組同學(xué)的實驗，回答下列問題：(1)要測定彈射裝置在彈射時所具有的彈性勢能，還需要測量的物理量有_A彈簧的壓縮量xB兩球落地點M、N到對應(yīng)管口P、Q的水平距離x1、x2C小球直徑D兩球從彈出到落地的時間t1、t2(2)根據(jù)測量結(jié)果，可得彈性勢能的表達式為_.(3)用測得的物理量來表示，如果滿足關(guān)系式_，則說明彈射過程中系統(tǒng)動量守恒解析：(1)彈簧彈出兩球過程中，系統(tǒng)機械能守恒，要測定壓縮彈簧的彈性勢能，可轉(zhuǎn)換為測定兩球被彈出時的動能，實驗中顯然可以利用平拋運動測定平拋初速度以計算初動能，因此在測出平拋運動下落高度的情況下，只需測定兩球落地點M、N到對應(yīng)管口P、Q的水平距離x1、x2，所以選B.(2)平拋運動的時間t ，初速度v0，因此初動能Ekmv，由機械能守恒定律可知，壓縮彈簧的彈性勢能等于兩球平拋運動的初動能之和，即Ep.(3)若彈射過程中系統(tǒng)動量守恒，則m1v01m2v02，代入初速度得m1x1m2x2.答案：(1)B(2)Ep(3)m1x1m2x27某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則實驗步驟：將彈簧測力計固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計的掛鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧測力計示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2，記錄彈簧測力計的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)每次將彈簧測力計示數(shù)改變0.50 N，測出所對應(yīng)的l，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N時橡皮筋兩端的位置，重新標(biāo)記為O、O，橡皮筋的拉力記為FOO.在掛鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在掛鉤上，如圖乙所示用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端，使掛鉤的下端達到O點，將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB.完成下列作圖和填空：(1)利用表中數(shù)據(jù)在圖丙中畫出F l圖線，根據(jù)圖線求得l0_ cm.(2)測得OA6.00 cm，OB7.60 cm，則FOA的大小為_ N.(3)根據(jù)給出的標(biāo)度，在圖丁中作出FOA和FOB的合力F的圖示(4)通過比較F與_的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論解析：(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出F l圖線，圖線的橫截距即表示橡皮筋原長，因此l010.0 cm.(2)橡皮筋總長lOAOB13.60 cm，根據(jù)F l圖線，可讀出橡皮筋長度l13.60 cm時橡皮筋的拉力為1.80 N.(3)根據(jù)平行四邊形定則作圖，對角線表示合力F.(4)若F與FOO在誤差范圍內(nèi)大小相等、方向相同，就表明力的平行四邊形定則是正確的答案：(1)如圖所示10.0(9.8、9.9、10.1均正確)(2)1.80(1.701.90均正確)(3)如圖所示(4)FOO