2022高考物理大二輪復(fù)習(xí) 題型二 實(shí)驗(yàn)題 力學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)訓(xùn)練

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1、2022高考物理大二輪復(fù)習(xí) 題型二 實(shí)驗(yàn)題 力學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)訓(xùn)練 1.(16分)如圖所示,一端帶有定滑輪的長木板上固定有甲、乙兩個光電門,與之相連的計時器可以顯示帶有遮光片的小車在其間的運(yùn)動時間,與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)力傳感器能顯示掛鉤處所受的拉力。 (1)在探究質(zhì)量一定,加速度與合外力的關(guān)系時,要使力傳感器的示數(shù)等于小車所受合外力,必須進(jìn)行的操作是　　　　　　　　　　　　　　。然后保證小車的質(zhì)量不變,多次向沙桶里加沙,測得多組a和F的值,畫出的a-F圖象是　　　　。? (2)在探究合外力一定,加速度與質(zhì)量的關(guān)系時,先測出小車質(zhì)量m,再讓小車從靠近光電門甲處由靜止開始運(yùn)動,

2、讀出小車在兩光電門之間的運(yùn)動時間t。改變小車質(zhì)量m,測得多組m、t的值,建立坐標(biāo)系描點(diǎn)作出圖線。下列能直觀得出合外力一定時,加速度與質(zhì)量成反比的圖線是　　　　　。? (3)如果用精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測量遮光片寬度,看到部分刻度如圖所示,則正確的讀數(shù)結(jié)果應(yīng)該是　　　　 cm。? 2.(16分)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù),他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖甲所示的裝置,另外他們還找到打點(diǎn)計時器及所用的學(xué)生電源、天平、刻度尺、導(dǎo)線、紙帶、鉤碼若干。 該小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下:用天平稱量滑塊的質(zhì)量m0=300 g,將滑塊放在水平桌面上并連接上紙帶,用細(xì)線通過滑輪

3、掛上兩個鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量為100 g),調(diào)整滑輪高度使細(xì)線與桌面平行,讓鉤碼拉動滑塊、紙帶由靜止開始加速運(yùn)動,用打點(diǎn)計時器記錄其運(yùn)動情況。實(shí)驗(yàn)記錄的紙帶如圖乙所示,圖中前幾個點(diǎn)模糊,因此從點(diǎn)跡清晰的A點(diǎn)開始研究,每隔4個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)。若電源頻率為50 Hz,則打點(diǎn)計時器打下B點(diǎn)時,滑塊的速度為m/s;滑塊運(yùn)動的加速度為　　　　m/s2;滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=　　　　。(重力加速度g取10 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)? 3.(16分)某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.

4、20 m)。 完成下列填空: (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖甲所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg。 (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時,托盤秤的示數(shù)如圖乙所示,該示數(shù)為　　　　 kg。? (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示: 序號 1 2 3 4 5 m/kg 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 (4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時對橋的壓力為　　　　 N;小車通過最低點(diǎn)時的速度大小為　　　　 m/

5、s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)? 4.(16分)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。小鋼球自由下落過程中,計時裝置測出小鋼球先后通過光電門A、B的時間分別為tA、tB,用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,小鋼球所受空氣阻力可忽略不計。 甲 乙 (1)先用游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為d=　　　cm。? (2)要驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,只要比較　　　　　　　　與　　　　　　　　是否相等。? (3)實(shí)驗(yàn)中小鋼球通過光電門的平均速度

6、　　　　(選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,導(dǎo)致動能增加量ΔEk總是稍　　　　(選填“大于”或“小于”)重力勢能減少量ΔEp,且隨小鋼球下落起始高度的增加,誤差越來越　　　(選填“大”或“小”)。? 5.(18分)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究動能定理,圖中小車中可放置砝碼。實(shí)驗(yàn)中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達(dá)地面,打點(diǎn)計時器工作頻率為 50 Hz。 (1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下: ①在小車中放入砝碼,把紙帶穿過打點(diǎn)計時器,連在小車后端,用細(xì)線連接小車和鉤碼。 ②將小車停在打點(diǎn)計時器附近,　　　　　　　　,　　　　　　　　,小車拖動紙帶,打點(diǎn)計時器在紙

7、帶上打下一列點(diǎn),　　　　　　　　。? ③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量,更換紙帶,重復(fù)②的操作。 (2)下圖是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點(diǎn),可獲得各計數(shù)點(diǎn)到O的距離x及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v,請將C點(diǎn)的測量結(jié)果填在表格中的相應(yīng)位置。 紙帶的結(jié)果 測量點(diǎn) x/cm v/(m·s-1) O 0.00 0.35 A 1.51 0.40 B 3.20 0.45 C 　　? 　　? D 7.15 0.54 E 9.41 0.60 (3)在小車的運(yùn)動過程中,對于

8、鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng),　　　　　　　　　　　做正功,　　　　　做負(fù)功。? (4)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了下圖中的圖線(其中Δv2=v2-),根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。要驗(yàn)證“動能定理”,還需測量的物理量是摩擦力和　　　　　　　　。? 6.(18分) 甲 某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)步驟: ①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。 ②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,

9、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/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/cm l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 ③找出②中F=2.50 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'。 ④在彈簧測力計掛鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在彈簧測力計掛鉤上,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,使彈簧測力計掛鉤的下端達(dá)到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B

10、,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。 乙 完成下列作圖和填空: (1)利用表中數(shù)據(jù)畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0=　　　　 cm。? (2)測得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為　　　　 N。? (3)根據(jù)給出的標(biāo)度,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(shí)驗(yàn)結(jié)論。? 答案： 1.答案 (1)平衡摩擦力　C　(2)C (3)1.010 解析(1)小車與木板之間存在摩擦力,這樣就不能用繩子的拉力代替合力,所以首先必須要平衡摩擦力。小車質(zhì)量m0一定時,加速度與合外力F成

11、正比,故C正確。 (2)小車從靠近甲光電門處由靜止開始做勻加速運(yùn)動,位移x=at2,所以加速度a=,改變小車質(zhì)量m,測得多組m、t的值,由于位移不變,所以a與t2成反比,又合外力一定時,加速度與質(zhì)量成反比,則t2與m成正比,正確的圖線是C,故選C。 (3)讀數(shù)為1 cm+0.02 mm×5=1.010 cm。 2.答案 0.74　0.64　0.56 解析 滑塊做勻變速直線運(yùn)動,一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度,則vB= m/s=0.74 m/s;利用逐差法求滑塊的加速度,a= m/s2=0.64 m/s2;根據(jù)牛頓第二定律可得2mg-μm0g=(2m+m0)a,μ==0.56

12、。 3.答案 (2)1.40　(4)7.9　1.4 解析 (2)根據(jù)有效數(shù)字讀數(shù)規(guī)則可知,托盤秤的示數(shù)為1.40 kg; (4)托盤秤示數(shù)的平均值為 kg=1.81 kg,則小車經(jīng)過最低點(diǎn)時對橋的壓力FN=(1.81-1.00)×9.80 N=7.9 N 由題意知,小車的質(zhì)量m=1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,設(shè)小車過最低點(diǎn)時的速度為v,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=m,解得v=1.4 m/s。 4.答案 (1)0.865　(2)　gh (3)小于　小于　大 解析 (1)d=8 mm+0.05×13 mm=8.65 mm=0.865 cm。(2)比較mgh與。

13、質(zhì)量可以消去,且初、末速度已求出,因此比較gh與。(3)由于小鋼球做勻加速直線運(yùn)動,平均速度等于中間時刻的速度,中間時刻的速度小于中間位置的速度,因此平均速度小于小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,從而導(dǎo)致動能增加量小于重力勢能減少量;當(dāng)起始高度增加,v1、v2都增加,從而平均速度與中點(diǎn)的速度差距越來越大。 5.答案 (1)接通電源　釋放小車　斷開開關(guān) (2)5.09(5.05~5.10)　0.49(0.48~0.50)　(3)鉤碼的重力　摩擦力　(4)小車初、末速度的二次方差與位移成正比　小車質(zhì)量 解析 (1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源,讓打點(diǎn)計時器開始打點(diǎn),再釋放小車,在紙帶上打出一系列點(diǎn),最

14、后斷開開關(guān),停止打點(diǎn)。(2)小車做勻加速直線運(yùn)動,從刻度尺中讀出xC=5.09 cm(分度值為1 mm,再估讀一位),C點(diǎn)速度等于B、D兩點(diǎn)間的平均速度即vC==0.49 m/s。(3)在移動過程中鉤碼受的重力是動力,其重力做正功,小車受的摩擦力做負(fù)功。(4)Δv2-x圖象是過原點(diǎn)的傾斜直線,說明Δv2與x成正比關(guān)系,即小車初、末速度的二次方差與位移x成正比關(guān)系,Δv2=kx,由mv2-=(m鉤碼g-Ff)x,式中m為小車和砝碼的總質(zhì)量,要驗(yàn)證上式成立還需測出摩擦力Ff和小車質(zhì)量m車。 6.答案 (1)如圖甲所示;10.0(9.8、9.9、10.1均正確) 甲 乙 (2)1.8

15、0(1.70~1.90均正確) (3)如圖乙所示 (4)FOO' 解析 (1)作出F-l圖線,由F=k(l-l0)可得,直線與橫軸的截距即為l0,由圖可知,l0=10.0 cm。 (2)由題干表格可知,F=1.50 N時,l=13.00 cm,則橡皮筋的勁度系數(shù)k==50 N/m;若OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則橡皮筋拉力FOA=k·ΔL'=50×(6.00+7.60-10.00)×10-2 N=1.80 N。 (3)見答案圖乙。 (4)由圖可知F'為作圖法所得到的合力,FOO'等于真實(shí)合力,F'與FOO'不完全重合,存在一定誤差,但在誤差允許范圍內(nèi),可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。