2020高考物理 考前冲刺Ⅲ专题12 力学实验及其应用

2020高考物理 考前冲刺Ⅲ专题12 力学实验及其应用

‎2020考前冲刺物理Ⅲ专题12 力学实验及其应用 ‎ ‎1．【2020•浙江期末】以下实验中可以用打点计时器和纸带测速度进行数据处理的有 （ ）‎ A．验证牛顿运动定律 B．验证力的平行四边形定则 C．探究动能定理 D．验证机械能守恒定律 ‎【答案】ACD ‎3．【2020•长春高三第一次调研】关于高中物理实验，下列说法中正确的是( ) ‎ A．利用打点计时器“研究匀变速直线运动规律”的实验中，可以利用纸带打出的点迹间接测得物体的运动速度 B．在“验证力的平行四边形定则”实验中，要使力的作用效果相同，只需橡皮条具有相同的伸长量 C．在“验证牛顿第二定律”实验中，采用了控制变量的实验方法 D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，应该先释放重物后接通电源【答案】AC 源4．【2020•江苏质量检测】某同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）来探究求合力的方法，如下图所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点。在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法。在实验过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A．实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长 B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋 C．以OB、OC为两邻做平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且长度相等 D．多次实验中O点不必固定 ‎【答案】AD ‎【解析】由于橡皮筋的弹力与形变量成正比，故可以用形变量等效替代弹力，做平行四边形来验证平行四边形定则，要求得形变量必须测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长，A选项正确，C选项错误；劲度系数大的橡皮筋施加一定弹力的形变量小，测量误差大，作图时误差也较大，B选项错误；本实验中采用的是三根橡皮条共点力的平衡验证，即使O点不固定OA弹力与OB、OC合力始终等值反向都可做平行四边形验证，D选项正确。‎ ‎5．【2020•河南郑州第一次质量检测】某同学利用如图所示的装置探究共点力合成的规律，图中GE是橡皮条，甲图表示用两个互成角度的拉力牵拉橡皮条，乙图表示用一个拉力牵拉橡皮条，下列说法正确的是 A. 甲图中两个拉力的方向必须相互垂直 B. ‎ 甲、乙两图中，橡皮条拉伸方向£◦必须水平 A. ‎ 甲、乙两图中必须将橡皮条拉到相同位置O B. D甲图实验完成后，可更换橡皮条，继续进行乙图实验 ‎【答案】C ‎【解析】探究共点力合成的规律是根据合力与分力的效果等效,所以甲、乙两图中必须将橡皮条拉到相同位置O.‎ ‎6．【2020•四川期末】“探究动能定理”的实验装置如下图所示，当小车在两条橡皮筋C．应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的最大速度 D．应选择纸带上第一点到最后一点的一段计算小车的最大速度 ‎【答案】C ‎【解析】木板倾角过大时，相邻两点之间的间隔会越来越大，选项A错误；当橡皮筋处于原长时，小车达到最大速度，而不是小车在两铁钉的连线处，选项B错误；本实验平衡阻力后，橡皮筋做功结束后，小车做匀速直线运动，选项C正确、选项D错误。‎ ‎7．【2020•天津期中】在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车的质量不变，改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据在坐标纸上画出a—F关系的点迹，如下图所示。经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生这些问题的主要原因可能是 （ ）‎ A．轨道与水平方向夹角太大 B．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力 C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势 D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势 ‎【答案】BC ‎【解析】拉力不为零时，加速度仍为零，可能没有平衡摩擦力，选项A错误、选项B正确；造成上部点迹有向下弯曲趋势，原因是没有满足所挂钩码的总质量远远小于小车质量，选项C正确、选项D错误。‎ ‎8．【2020•安徽期中】实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如下图a所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如下图b所示。图9．【2020•重庆期末】一名同学在用下图甲所示的装置做“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器所用交变电流的频率为50Hz，下图乙是某次实验时得到的纸带，图中A、‎ D．小车的加速度大小为‎12m/s2‎ ‎【答案】AC ‎【解析】打点计时器的打点周期为T=0.02s。打C点时小车的速度大小为，选项A正确；打D点时小车的速度大小为，选项B错误；小车的加速度大小为，选项C正确、选项D错误。‎ ‎10．【2020•浙江期中】在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹.为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求正确的选项是( )‎ A．每次必须由同一位置静止释放小球 B．记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降 C．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触 ‎11．【2020•广东潮州期末】 用自由落体法进行“验证机械能守恒定律”的实验 ‎ ①实验完毕后选出一条纸带如图所示，其中O点为电磁打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz的交流电。用刻度尺测得OA=‎12.41cm，OB=‎18.60cm，OC=‎27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物的质量为‎1.00kg，取g=‎9.80m/s2。点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图的图线。图线未过原点O的原因是____________________________________________。‎ ‎ 【答案】①1.82 1.80，纸带通过打点计时器受摩擦阻力、空气阻力 ‎ ②先释放重物，再接通计时器电源 ‎【解析】①mgh=1.00×9.80×18.6×10-2=1.82，vB=AC/0.04=(27.21-12.41)×10-2×/0.08=0.60(m/s)，Ek=1.80，纸带通过打点计时器受摩擦阻力、‎ 空气阻力 ‎ ②先释放重物，再接通计时器电源(“打下第一个点时重物已经有速度”也对)‎ ‎12．【2020•湖南四市9校12月联考】某同学在做“研究匀变速直线运动”实验时，从打下的若干纸带中选出了如下图所示的一条纸带，已知打点计时器使用电源频率为50Hz，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，则纸带上相邻两个计数点间的时间间隔为 s。如果用S1、S2、S3、S4、S5、S6来表示从O点开始各相邻两个计数点间的距离，用T表示两相邻记数点的时间间隔，则该匀变速直线运动的加速度的表达式为a= （用符号写出表达式，不要求计算）。打F点时物体的速度大小为vF= m/s。（答案均要求保留3位有效数字）‎ ‎【答案】0.1 1.60‎ ‎【解析】打点计时器每隔0.02s打一个点，则相邻两记数点之间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s，由(S4+S5+S6)-(S1+S2+S3)=a(3T)2，得；打D点时物体的速度大小为，打E点时物体的速度大小为，由，得vF=‎1.60m/s。‎ ‎13．【2020•江苏模拟】某实验小组在实验室做“验证牛顿运动定律”实验：‎ ‎（1）甲同学在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示｡‎ 实验次数 物体质量m(kg)‎ 物体的加速度a(m/s2)‎ 物体质量的倒数1/m(1/kg)‎ ‎1‎ ‎0.20‎ ‎0.78‎ ‎5.00‎ ‎2‎ ‎0.40‎ ‎0.38‎ ‎2.50‎ ‎3‎ ‎0.60‎ ‎0.25‎ ‎1.67‎ ‎4‎ ‎0.80‎ ‎0.20‎ ‎1.25‎ ‎5‎ ‎1.00‎ ‎0.16‎ ‎1.00‎ 根据表中的数据，在下图所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出图象｡‎ ‎②由图象，你得出的结论为 ｡‎ ‎③物体受到的合力大约为 ｡（结果保留两位有效数字）‎ ‎(2)乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的a—F图象如下图所示，则该图象中图线不过原点的原因是： ，小车的质量为 kg。（保留两位有效数字）‎ ‎【答案】（1）①a—图象如下图所示 ②在物体受外力不变时，物体的加速度与质量成反比 ③0.15N至0.16N之间均对 ‎（2）木板倾角过大（或平衡摩擦力太过） 1.9至2.1之间均对 ‎ ‎14．【2020•湖北百校联考】某同学想利用DIS测电风扇的转速和叶片长度，他设计的实验装置如图甲所示.该同学先在每一叶片边缘粘上一小条长为的反光材料，当叶片转到某一位置时，光传感器就可接收到反光材料反射的激光束，并在计箅机屏幕上显示出矩形波，如图乙所示.已知屏幕横向每大格表示的时间为.则电风扇匀速转动的周期为________s;若用游标卡尺测得的长度如图丙所示，则叶片长度为________m.‎ A ‎ B ‎ 纸带 ‎ C ‎15．【2020•福建省六校联考】如图所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图。图中A为小车，B为砝码及砝码盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50Hz交流电。小车A的质量为m1，砝码及砝码盘B的质量为m2。‎ ‎（1）下列说法正确的是 。‎ A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 B．实验时应先释放小车后接通电源 C．本实验m2应远大于m1‎ 甲 D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a-图象 ‎（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a- F图像，可能是图中的图线 _______ 。(选填“甲”、“ 乙”、“ 丙”)‎ 单位：cm ‎2.40‎ ‎2.89‎ ‎3.39‎ ‎（3）如图所示为某次实验得到的纸带，‎ 纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度大小 _______ m/s2。（结果保留二位有效数字）‎ ‎ 【答案】（1）D驶 （2）丙 （3）0.49或0.50 ‎ ‎【解析】每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力；实验时应先接通电源后释放小车；本实验m2应远小于m1，选项ABC错误。由牛顿第二定律可知，在用图象探究加速度与质量关系时，应作a-图象，选项D正确。如果遗漏了平衡摩擦力这一步骤，加了较小的力，小车仍静止，他测量得到的a- F图像为丙。由△x=aT2可得小车的加速度大小为‎0.50m/s2‎ ‎16．【2020•湖北百校联考】"验证机械能守恒定律"的实验装置可发采用嵊示的甲或乙方案来进行 ‎17．【2020•湖南联考】某兴趣小组在做“探究动能定理”的实验前，提出了以下几种猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝。他们的实验装置如下图所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器，物块从斜面上某处由静止释放，物块到达Q点的速度大小由速度传感器测得。为探究动能定理，本实验还需测量的物理量是 ；根据实验所测数据，为了直观地通过图象得到实验结论，应绘制 图象。‎ ‎【答案】物块初始位置到测速器的距离L L-v2‎ ‎【解析】物块在斜面上所受合力F不变，由得，，可见本实验还需测量的物理量是物块初始位置到测速器的距离L，由于L与v2成正比，所以应绘制L-v2图象。‎ ‎18．【2020•江西模拟】某实验小组利用如下图所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系。‎ ‎（1）实验前用刻度尺测出两个光电门中心之间的距离s，并测得遮光条的宽度d。该实验小组在做实验时，将滑块从图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1= ，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2= ，则滑块的加速度的表达式a= 。（以上表达式均用直接测量的物理量的字母表示）。‎ ‎（2）在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量做了6组实验，得到如下表所示的实验数据。‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 质量m(g)‎ ‎250‎ ‎300‎ ‎350‎ ‎400‎ ‎500‎ ‎800‎ 加速度a( m/s2 )‎ ‎2.02‎ ‎1.65‎ ‎1.43‎ ‎1.25‎ ‎1.00‎ ‎0.63‎ 通过计算分析上表数据后，得出的结论是在合外力不变的情况下，物体运动的加速度跟物体的质量成反比，如果想通过图象法进一步确认自己的结论，须建立 （填a—m或a—）坐标系，根据实验数据描点作图，如果图线是一条 ，就可确认上述结论。‎ ‎【答案】（1）v1= v2=于 （2）a—通过原点的直线 ‎ A.第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为的滑块通过细绳与质量为的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动如图甲所示 ‎ B.第二步保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和钩码，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带，如图乙所示 打出的纸带如下图：‎ 试回答下列问题：‎ ‎①已知相邻计数的时间间隔为，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打点时滑块速度_____________________，打点计时器打点时滑块速度_____________________‎ ‎②已知重锤质量，当地的重加速度，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块_____________________（写出物理名称及符号），合外力对滑块做功的表达式_____________________‎ ‎③测出滑块运动段、合外力对滑块所做的功，‎ 以为纵轴，以为横轴建坐标系，描点作出图象，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为，则滑块质量_____________‎ ‎【答案】① ②下滑的位移 ③‎ ‎【解析】①由时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度得；‎ ‎②因整个系统在图甲中速度运动，撤去重锤后，滑块下滑的所受到的合外力就是重锤的重力，由动能定理，只要知道滑块下滑的位移就可得合个力所做的功，并合力功为 每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如下图所示。根据图中数据计算的加速度a＝ （保留三位有效数字）。‎ ‎（2）为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 。（填入所选物理量前的字母）‎ A．木板的长度l B．木板的质量m‎1 ‎C．滑块的质量m2‎ D．托盘和砝码的总质量m3 E．滑块运动的时间t ‎（3）滑块与木板间的动摩擦因数μ＝ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）。与真实值相比，测量的动摩擦因数 （填“偏大”或“偏小”）。写出支持你的看法的一个论据： 。‎ ‎【答案】（1）0.495至0‎.497m/s2 之间均可 （2）CD ‎（3） 偏大 存在纸带与限位孔之间的阻力等 ‎【解析】（1）由逐差法，则a=‎0.495m/s2。‎ ‎(2)由牛顿第二定律，，则需要测定滑块的质量m2和托盘和砝码的总质量m3，则选CD。‎ ‎（3）由（2）中等式可得μ=，因存在纸带与限位孔之间的阻力等，测量的动摩擦因数偏大。‎ ‎21.【2020•丹东四校协作体摸底调研】某物体牵引穿过打点计时器的纸带运动，计时器每隔T=0.02s打出一点，从纸带上已测得连续8个时间间隔T 内的位移，如图所示 AB=‎5.62cm　 BC=‎5.23cm　 CD=‎4.85cm　 DE=‎4.47cm　‎ EF=‎4.08cm　 FG=‎3.70cm　 GH=‎3.31cm 　HI=2.92cm ‎ （1）这是不是匀变速运动？ ，根据何在？________________________。‎ ‎ （2）若是匀变速直线运动，则物体的加速度a=_________m/s2（保留三位有效数字）。‎ ‎【答案】①是匀变速运动，而连续两个T 内位移差△s为常数。 ②‎-9.64m/s2‎ 械能守恒的表达式为 。‎ ‎【答案】（1） （2）滑块的质量M和沙桶的质量m（4‎ ‎【解析】（1）由，得。‎ ‎（2）滑块和沙桶组成的系统机械能守恒，为此还需用天平测出滑块的质量M和沙桶的质量m，系统机械能守恒的表达式为。‎