2020年高考物理二轮复习专题六第一讲力学实验及创新--课前自测诊断卷含解析

2020年高考物理二轮复习专题六第一讲力学实验及创新--课前自测诊断卷含解析

第一讲 力学实验及创新——课前自测诊断卷 命题角度一 基本仪器的使用与读数 ‎1.[考查游标卡尺的读数]‎ 下列各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲为50分度游标卡尺，图乙为20分度游标卡尺，图丙为10分度游标卡尺，它们的读数分别为：______________________。‎ 解析：在题图甲中，主尺读数为‎42 mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标卡尺是50分度的，所以读数为‎42 mm＋8×‎0.02 mm＝‎42.16 mm；在题图乙中，主尺读数为‎63 mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标卡尺是20分度的，所以读数为‎63 mm＋6×‎0.05 mm＝‎63.30 mm；在题图丙中，主尺读数为‎29 mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标卡尺是10分度的，所以读数为‎29 mm＋8×‎0.1 mm＝‎29.8 mm。‎ 答案：‎42.16 mm；‎63.30 mm；‎‎29.8 mm ‎2．[考查螺旋测微器的读数]‎ 如图甲、乙、丙是螺旋测微器的三个示数，其读数分别为________mm、________mm、________mm。‎ 解析：题图甲：固定尺读数＋可动尺读数＝‎6.5 mm＋35.8×‎0.01 mm＝‎6.858 mm。题图乙：固定尺读数＋可动尺读数＝0＋0.7×‎0.01 mm＝‎0.007 mm。题图丙：固定尺读数＋可动尺读数＝‎0.5 mm＋14.6 ×‎0.01 mm＝‎0.646 mm。‎ 答案：6.858　0.007　0.646‎ 7‎ 命题角度二 ‎“纸带”类实验 ‎3.[考查研究匀变速直线运动]‎ ‎(2019·全国卷Ⅰ)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是________点。在打出C点时物块的速度大小为________m/s(保留三位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________m/s2(保留两位有效数字)。‎ 解析：物块加速下滑，因此打点间距逐渐增大，故先打A点。C点的速度vC＝＝ m/s≈‎0.233 m/s，由题图知xAB＝‎1.20 cm，xBC＝xAC－xAB＝‎1.95 cm，xCD＝xAD－xAC＝‎2.70 cm，xDE＝xAE－xAD＝‎3.45 cm得Δx＝xBC－xAB＝xCD－xBC＝xDE－xCD＝aT2，解得物块下滑的加速度a＝‎0.75 m/s2。‎ 答案：A　0.233　0.75‎ ‎4．[考查验证牛顿运动定律]‎ ‎(2019·云南昆明联考)探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图甲所示。小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。‎ ‎(1)关于平衡摩擦力，下列说法正确的是__________。‎ A．平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码 B．改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力 C．改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力 ‎(2)实验中___________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量。‎ ‎(3)某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图像如图乙所示，图线不过原点的原因是_________。‎ A．钩码质量没有远小于小车质量 B．平衡摩擦力时木板倾角过大 7‎ C．平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力 解析：(1)平衡摩擦力时，小车不受外力作用下做匀速直线运动，所以不能在动滑轮上挂上钩码，故A错误；平衡摩擦力时有：mgsin α＝μmgcos α，即有gsin α＝μgcos α，所以与质量无关，故B错误，C正确。‎ ‎(2)由于本实验中的力传感器可以读出绳的拉力，所以不需要满足所挂钩码质量远小于小车质量。‎ ‎(3)由题给图像可知，当没有挂钩码时小车具有加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大，故选B。‎ 答案：(1)C　(2)不需要　(3)B 5.[考查探究动能定理]‎ 做“探究动能定理”实验时，有如图所示的甲、乙两套实验装置。请回答下列问题：‎ ‎(1)两套实验装置都必须满足的操作是________。‎ A．都需要平衡摩擦力 B．甲图中橡皮筋的规格可以不同，乙图中小车的质量要远大于钩码的质量 C．在接通电源的同时释放了小车 D．所用的打点计时器都必须使用交流电源 E．除图中已给出的实验器材和电源外，都还需要刻度尺和天平 ‎(2)用甲图实验装置打的纸带如图丙所示，其中AG段小车做加速运动，GK段小车做匀速运动，那么应该用________(填“AG”或“GK”)段来计算小车的速度。‎ ‎(3)用乙图实验装置打出的纸带如图丁所示。某同学想利用BE段验证动能定理，测出纸带上AC间的距离s1，DF间的距离s2，BE间的距离s3。该同学用天平分别测出小车的质量为M，钩码的总质量为m。已知打点计时器的打点频率为f，从打B点到打E点的过程中，合力对小车做的功是________，小车动能的增量是________。(用题中的物理量符号表示)‎ 解析：(1)要确定合外力做功，所以两个实验都需要平衡摩擦力，故A正确；甲图中橡皮筋的规格要相同，才能保证每条橡皮筋的拉力做功都相等；乙图中小车的质量要远大于钩码的质量，钩码的重力近似等于小车受到的拉力，B错误；要先接通电源后释放小车，故C错误；打点计时器用的是交流电，所以一定要接到交流电源上，故D正确；甲、乙两套装置都需要刻度尺，但甲装置不需要天平，故E错误。‎ 7‎ ‎(2)小车脱离橡皮筋后做匀速运动，此时拉力做功全部转化为小车的动能，所以应该选用GK段来测小车的速度。‎ ‎(3)小车受到的合力即为钩码的重力，所以合外力做的功为mgs3 ，根据中点时刻的速度等于平均速度，所以B点的速度为：vB＝，vE＝，则小车动能的增加量为ΔEk＝MvE2－MvB2＝。‎ 答案：(1)AD　(2)GK　(3)mgs3　 ‎6．[考查验证机械能守恒定律]‎ 如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置，某同学完成了一系列实验操作后，得到了如图乙所示的一条纸带。现选取纸带上某清晰的点标为0，然后每两个计时点取一个计数点，分别标记为1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出计数点1、2、3、4、5、6与0点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6。(重力加速度为g)‎ ‎(1)已知打点计时器的打点周期为T，可求出打各个计数点时对应的速度分别为v1、v2、v3、v4、v5，其中v5的计算式v5＝__________。‎ ‎(2)若重锤的质量为m，取打点0时重锤所在水平面为参考平面，分别算出打各个计数点时对应重锤的势能Epi和动能Eki，则打计数点3时对应重锤的势能Ep3＝______(用题中所给物理量的符号表示)；接着在Eh坐标系中描点作出如图丙所示的Ekh和Eph图线，求得Eph图线斜率的绝对值为k1，Ekh图线的斜率为k2，则在误差允许的范围内，k1________k2(选填“＞”“＜”或“＝”)时重锤的机械能守恒。‎ ‎(3)无论如何改进实验方法和措施，总有重力势能的改变量大于动能的改变量，原因是：______________________________________。‎ 解析：(1)计数点5的瞬时速度等于4、6两点间的平均速度，则v5＝。‎ ‎(2)打计数点3时对应重锤的势能Ep3＝－mgh3，根据图像可知，每一段对应的重力势能减小量和动能增加量相等，那么机械能守恒，即图线的斜率大小相同，才能满足条件，因此k1＝k2。‎ 7‎ ‎(3)无论如何改进实验方法和措施，总有重力势能的改变量大于动能的改变量，原因是重锤下落过程中纸带和重锤受到阻力作用。‎ 答案：(1)　(2)－mgh3　＝　(3)重锤下落过程中纸带和重锤受到阻力作用 命题角度三 ‎“弹簧”“橡皮条”“碰撞”类实验 ‎7.[考查探究弹力和弹簧伸长的关系]‎ ‎(2019·银川一中模拟)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根轻弹簧连接起来进行探究(如图)。‎ ‎(1)某次测量如图所示，指针示数为______ cm。‎ ‎(2)在弹性限度内，将‎50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB，用下表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________ N/m (重力加速度g取‎10 m/s2)；由表中数据__________(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。 ‎ 钩码数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ LA/cm ‎15.71‎ ‎19.71‎ ‎23.66‎ ‎27.76‎ LB/cm ‎29.96‎ ‎35.76‎ ‎41.51‎ ‎47.36‎ 解析：(1)刻度尺读数需估读到最小刻度的下一位，指针示数为‎16.00 cm。‎ ‎(2)由表格中的数据可知，当弹力的变化量ΔF＝0.5 N时，弹簧Ⅰ形变量的变化量为Δx＝‎4.02 cm，根据胡克定律知：k1＝＝ N/m≈12.4 N/m；结合LA和LB示数的变化，可以得出弹簧Ⅱ形变量的变化量，结合弹力变化量，根据胡克定律能求出弹簧Ⅱ的劲度系数。‎ 答案：(1)16.00(15.95～16.05均可)‎ ‎(2)12.4(12.2～12.6均可)　能 ‎8．[考查验证力的平行四边形定则]‎ ‎(2019·安徽安庆联考)在做“验证力的平行四边形定则”的实验时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，第一次是通过两根细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，第二次是通过一根细绳用一个弹簧秤拉橡皮条。‎ 7‎ ‎(1)某次实验用一个弹簧秤把橡皮条和绳的结点拉到O点时，弹簧秤的示数如图所示，其读数为________N。‎ ‎(2)关于该实验，下列说法正确的是________。‎ A．本实验采用的科学方法是等效替代法 B．第一次实验时，两细绳的夹角应越大越好 C．第二次实验时，只须记下弹簧秤的示数就行 D．两次实验都要将橡皮条和绳的结点拉到同一位置 ‎(3)请提一条对减小本实验误差有益的建议_____________________________________。‎ 解析：(1)弹簧秤的读数为：F＝4.00 N。‎ ‎(2)本实验用一个弹簧秤把橡皮条和绳的结点拉到O点和两个弹簧秤把橡皮条和绳的结点拉到O点的效果相同，即为等效替代法，故A正确；第一次实验时，两细绳的夹角应当适当，不要太大，故B错误；实验时要记下力的大小和方向，故C错误；要两次实验达到相同的效果，则要将橡皮条和绳的结点拉到同一位置，故D正确。‎ ‎(3)拉细绳时，细绳要平行于桌面，两细绳的夹角不宜太大，也不宜太小。‎ 答案：(1)4.00　(2)AD　(3)拉细绳时，细绳要平行于桌面；两细绳的夹角不宜太大，也不宜太小 ‎9．[考查验证动量守恒定律]‎ ‎(2019·烟台期末)某实验小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验。如图甲所示，气垫导轨上有A、B两个滑块，质量分别为‎200 g、‎150 g，用细绳将滑块A、B连接，使A、B间的轻质弹簧处于压缩状态，开始时两个滑块都处于静止状态。若某时刻烧断细绳，滑块开始运动，图乙给出两个滑块运动过程的频闪照片，频闪的频率为20 Hz，分析照片可知：‎ ‎(1)A、B离开弹簧后，A的动量大小为________kg·m/s，B的动量大小为________kg·m/s。‎ ‎(2)根据实验数据，实验小组得出“在实验误差允许的范围内，两个滑块组成的系统动量守恒”。你认为得到这个结论的依据是____________________________。‎ 解析：(1)频闪照相的周期为：T＝＝ s＝0.05 s，滑块A的速度为：vA＝＝ m/s＝‎0.12 m/s，滑块B的速度为：vB＝＝ m/s＝‎0.16 m/s，A的动量为：pA＝mAvA＝0.200×‎0.120 kg·m/s＝‎0.024 kg·m/s，方向向右， B的动量为：‎ 7‎ pB＝mBvB＝0.150×‎0.16 kg·m/s＝‎0.024 kg·m/s，方向向左。‎ ‎(2)由(1)可知，释放滑块后，两滑块的动量大小相等方向相反，总动量为零，释放前系统总动量为零，释放滑块后系统总动量为零，由此可知，两滑块组成的系统动量守恒。‎ 答案：(1)0.024　0.024　(2)两滑块组成的系统总动量保持不变，系统动量守恒 7‎