2020高考物理 考前冲刺Ⅲ专题12 力学实验及其应用

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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。‎
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