2022年高考物理一輪復習 模塊復習 實驗題18分練（2）

2022年高考物理一輪復習 模塊復習 實驗題18分練（2）1.(10分)根據(jù)要求，完成“驗證力的平行四邊形定則”實驗。(1)如圖1甲所示，把白紙固定在木板上后，再把木板豎立在桌面上，用圖釘把橡皮筋的一端固定在A點，另一端B連有兩條輕繩，跨過定滑輪后各拴一細繩套，分別掛上3個鉤碼和4個鉤碼(每個鉤碼重1 N)，調(diào)整滑輪的位置，穩(wěn)定后結(jié)點B位于O處，記下_和兩條輕繩的方向，取下滑輪及鉤碼。圖1(2)如圖乙所示，取某單位長度表示1 N，用力的圖示作出兩條輕繩的拉力F1和F2；再用一個彈簧秤把結(jié)點也拉至O處，記下彈簧秤的讀數(shù)F_N，取下彈簧秤。(3)在圖丙中作出F1和F2的合力F及拉力F的圖示。(4)對比F和F的大小和方向，發(fā)現(xiàn)它們不是完全一致的，其可能的原因是_(填一個原因)。解析(1)為使兩次實驗產(chǎn)生的效果相同，那么兩次拉橡皮筋，橡皮筋的伸長量應相等，為達到這一目的，開始拉橡皮筋拉到某一位置O時，要記錄這一位置，只要第二次將橡皮筋拉到同一位置即可。(2)彈簧秤的讀數(shù)為5.0 N。(3)測量值與理論值是存在誤差的，因此圖中的測量值F與理論值F是不重合的。所作的圖示如圖所示。(4)本實驗中的誤差來源主要有測量誤差；作圖誤差；彈簧秤自身重力的影響；滑輪與輕繩之間摩擦力的影響等。答案(1)O的位置(2分)(2)5.0(2分)(3)見解析(3分)(4)測量存在誤差；作圖不準；彈簧秤自身存在重力；滑輪與輕繩之間有摩擦等(寫出一個即可)(3分)2.(10分)現(xiàn)要驗證“當合外力一定時，物體運動的加速度與其質(zhì)量成反比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面(如圖2甲所示)、小車(假設小車的質(zhì)量為M，未具體測出)、計時器、米尺、彈簧秤，還有鉤碼若干。實驗步驟如下(不考慮摩擦力的影響，重力加速度為g)，完成下列實驗步驟中所缺的內(nèi)容：圖2(1)按圖甲安裝好實驗器材。(2)用彈簧秤沿斜面向上拉小車保持靜止，測出此時的拉力F。(3)讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑到斜面底端A2，記下所用的時間t，用米尺測量A1與A2之間的距離s，從運動學角度得小車的加速度a_。(4)已知A1與A2之間的距離s，實驗時在小車中加鉤碼，所加鉤碼總質(zhì)量為m，要保持小車與鉤碼的合外力F不變，可采用如下方法：用彈簧秤沿著斜面拉著小車，將斜面的_，直到彈簧秤的讀數(shù)為_為止。(5)多次增加鉤碼，然后重復步驟(4)。在小車與鉤碼的合外力保持不變的情況下，利用(3)和(4)的測量和計算結(jié)果，可得鉤碼總質(zhì)量m與小車從A1到A2時間t的關(guān)系式為m_。(6)利用實驗中所測得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的mt2圖象，若該圖象的斜率為k，圖象在縱軸上截距的絕對值為b，那么根據(jù)該圖象求得小車的質(zhì)量M_，小車所受的合外力大小為F_。(用k、b和s表示，用其他物理量表示均不給分)解析(3)由初速度為零的勻加速直線運動位移公式有sat2，故加速度為a。(4)由平衡條件得F，可見在小車中增加鉤碼的同時為保持小車所受的合外力不變，應調(diào)整斜面的高度，將斜面的高度降低，直到彈簧秤的讀數(shù)為F為止。(5)由牛頓第二定律有F(mM)a(mM)，即m·t2M。(6)由m·t2M可知，圖象在縱軸上截距的絕對值表示小車的質(zhì)量，因此小車的質(zhì)量為Mb。圖象的斜率為k，故小車所受的合外力為F2sk。答案(3)(2分)(4)高度適當降低(1分)F(1分)(5)M(2分)(6)b(2分)2sk(2分)3.(10分)(xx·鹽城市高三第三次模擬)為測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù)，將木板傾斜，木塊以不同的初速度沿木板向上滑到最高點后再返回，用光電門測量木塊來回的速度，用刻度尺測量從光電門向上運動的最大距離。為確定木塊向上運動的最大高度，讓木塊推動輕質(zhì)卡到最高點，記錄這個位置，實驗裝置如圖3所示。圖3(1)本實驗中，下列操作合理的是_。A.遮光條的寬度應盡量小些B.實驗前將輕質(zhì)卡置于光電門附近C.為了實驗成功，木板的傾角必須大于某一值D.光電門與輕質(zhì)卡所能達到的最高點間的距離即為木塊向上運動的最大距離(2)用螺旋測微器測量遮光條的寬度，如圖4所示讀數(shù)為_mm。圖4圖5(3)改變木塊的初速度，測量出它向上運動的最大距離與木塊來回經(jīng)過光電門時速度的平方差，結(jié)果如下表所示，試在圖5坐標紙上作出v2t的圖象。經(jīng)測量木板傾角的余弦值為0.6，重力加速度取g9.80 m/s2，則木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為_(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。序號12345x/m16.036.060.070.088.0v2/(m2·s2)0.040.090.150.190.22(4)由于輕質(zhì)卡的影響，使得測量的結(jié)果_(填“偏大”或“偏小”)。解析(1)遮光條寬度與時間的比值是木塊的平均速度，可以認為是木塊通過光電門時的瞬時速度，遮光條寬度越小，平均速度越接近瞬時速度，實驗誤差越小，因此遮光條的寬度應盡量小些，故A正確；實驗時輕質(zhì)卡應與木塊一起向上運動，實驗前將輕質(zhì)卡與木塊靠在一起，故B錯誤；當木板傾角大于某一值時，木塊重力沿斜面向下的分力大于最大靜摩擦力，木塊到達最高點后可以反向下滑，否則木塊到達最高點后將靜止，實驗不能成功，所以為了實驗成功，木塊的傾角必須大于某一值，故C正確；木塊向上運動的最大距離為光電門與輕質(zhì)卡所能達到的最高點間的距離，選項D正確。(2)該螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為3.5 mm，可動刻度讀數(shù)為20.0×0.01 mm0.200 mm，故螺旋測微器讀數(shù)為3.700 mm。(3)v2x圖象見答案。對木塊來回經(jīng)過光電門的過程，由動能定理可得mgcos ·2xmv2mv，整理可得vv2v24gcos ·x，即以速度的平方差v2為縱軸，以x為橫軸，則圖象為傾斜直線，斜率為4gcos ，由圖象求得斜率為，故有0.011。(4)由于輕質(zhì)卡阻礙了木塊向上的運動，故使得的測量值偏大。答案(1)ACD(2分)(2)3.700(2分)(3)如圖所示(2分)0.011(2分)(4)偏大(2分)4.(10分)(xx·江西九江市高三一模)圖6甲所示是驗證機械能守恒定律的實驗。小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住，輕繩另一端固定。將輕繩拉至水平后由靜止釋放。在最低點附近放置一組光電門，測出小圓柱運動到最低點的擋光時間t，再用游標卡尺測出小圓柱的直徑d，如圖乙所示，重力加速度為g。則圖6(1)小圓柱的直徑d_cm。(2)測出懸點到圓柱重心的距離l，若等式gl_成立，說明小圓柱下擺過程機械能守恒。(3)若在懸點O安裝一個拉力傳感器，測出繩子上的拉力F，則驗證小圓柱做圓周運動時在最低點向心力的公式還需要測量的物理量是_(用文字和字母表示)，若等式F_成立，則可驗證小圓柱做圓周運動時在最低點向心力的公式。解析(1)主尺讀數(shù)為1 cm，游尺讀數(shù)為0.1×20.2 mm，故小圓柱的直徑d1.02 cm；(2)小圓柱到達最低點的速度為v，若mglmv2，即gl，則說明小圓柱體下擺過程機械能守恒。(3)小圓柱體在最低點時有Fmgm，因而只需要測量出小圓柱體的質(zhì)量，就可知道繩子的拉力F。答案(1)1.02 cm(2分)(2)(3分)(3)小圓柱的質(zhì)量m(2分)mmg(3分)5.(10分)某同學利用如圖7所示的實驗裝置，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。實驗中，將一端帶滑輪的長木板放在水平實驗臺上，實驗小車通過輕細線跨過定滑輪與鉤碼相連，小車與紙帶相連，打點計時器所用交流電的頻率為f50 Hz。在保持實驗小車質(zhì)量不變的情況下，放開鉤碼，小車加速運動，處理紙帶得到小車運動的加速度a；改變鉤碼的個數(shù)，重復實驗。圖7(1)實驗過程中打出的一條紙帶如圖8所示，在紙帶上便于測量的地方選取第一個計數(shù)點，在這個點上標明A，第六個點上標明B，第十一個點上標明C，第十六個點上標明D，第二十一個點上標明E。測量時發(fā)現(xiàn)B點已模糊不清，于是測得AC的長度為12.30 cm，CD的長度為6.60 cm，DE的長度為6.90 cm，則小車運動的加速度a_m/s2。圖8(2)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，以小車運動的加速度a為縱軸，鉤碼的質(zhì)量m為橫軸，得到如圖9所示的am圖象，已知重力加速度g10 m/s2。圖9由圖象求出實驗小車的質(zhì)量為_kg；平衡摩擦力時，長木板與水平實驗臺夾角的正切值約為_。解析(1)設A、B之間的距離為x1，B、C之間的距離為x2，C、D之間的距離為x3，D、E之間的距離為x4，由xaT2得x3x12a1T2，x4x22a2T2，所以小車的加速度a(a1a2)0.3 m/s2(2)由題意可知ak，故am圖線的斜率等于，由題圖8可得M車1.0 kg；平衡摩擦力時，長木板與水平實驗臺的夾角較小，其正切值近似等于正弦值，由題圖丙可知摩擦力約為0.1 N，故夾角的正切值約為0.01。答案(1)0.3(4分)(2)1.0(3分)0.01(3分)6.(10分)(xx·安徽省宣城市八校高三聯(lián)考)某同學用如圖甲10所示的裝置研究勻變速直線運動的規(guī)律。圖10(1)實驗開始前_(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，實驗中_(填“需要”或“不需要”)保證懸掛的鉤碼質(zhì)量要遠小于小車的質(zhì)量。(2)實驗中，從打出的多條紙帶中選取一條合適的紙帶(圖乙)，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7個計數(shù)點，(每相鄰兩個計數(shù)點間還有四個計時點未畫出)用刻度尺測出A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點到O點的距離并填在下面的表格中線段OAOBOCODOEOF數(shù)據(jù)/cm0.541.532.924.767.009.40打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz，則打C點時小車的速度為_m/s，小車運動的加速度為_m/s2，從釋放小車到打C點時，小車運動的時間為_s(結(jié)果都保留兩位有效數(shù)字)。(3)若小車的質(zhì)量為M450 g。打(2)問中紙帶時懸掛鉤碼的質(zhì)量為m50 g，不計線與滑輪的摩擦，重力加速度g10 m/s2，則小車運動過程中所受阻力為_N。解析(1)本實驗只要保證小車能做勻變速運動即可，不需要調(diào)節(jié)木板的傾斜度來平衡摩擦力，該實驗不需要知道小車的合力，即不需要應使鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量。(2)由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔t0.1 s，根據(jù)勻變速直線運動時間中點的速度等于該過程中的平均速度，有：vCm/s0.16 m/s設O到A之間的距離為x1，以后各段分別為x2、x3、x4、x5、x6，根據(jù)勻變速直線運動的推論公式xaT2可以求出加速度的大小，有x4x13a1T2，x5x23a2T2，x6x33a3T2，為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值得am/s20.40 m/s2，從釋放小車到打點C時，小車運動的時間為，t s0.4 s。(3)對于鉤碼，根據(jù)牛頓第二定律得，mgTma對于小車，根據(jù)牛頓第二定律得，TfMa，解得f0.3 N。答案(1)不需要(1分)不需要(1分)(2)0.16(2分)0.40(2分)0.40(2分)(3)0.3(2分)7.(xx·山西省四校高三二次聯(lián)考)在暗室中用圖11所示裝置做“測定重力加速度”的實驗.實驗器材有：鐵架臺、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盤、帶熒光刻度的毫米刻度尺、頻閃儀。實驗步驟如下：圖11在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會以一定的頻率一滴滴的落下。用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮。由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次觀察到空中有一串仿佛固定不動的水滴。用豎直放置的毫米刻度尺測得各個水滴所對應的刻度。處理實驗數(shù)據(jù)。(1)實驗中第一次觀察到空中有一串仿佛固定不動的水滴時，頻閃儀的閃光頻率f1與f2水滴滴落的頻率的關(guān)系為：_。(2)實驗中第一次觀察到水滴“固定不動”時的閃光頻率為30 Hz，某同學讀出其中比較圓的水滴到第一個水滴O的距離如圖12所示.根據(jù)數(shù)據(jù)測得當?shù)刂亓铀俣葢獮間_ m/s2，水滴C此時的速度vC _ m/s(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字)。圖12解析(1)實驗中第一次觀察到空中有一串仿佛固定不動的水滴時，頻閃儀的閃光頻率f1與水滴滴落的頻率f2相等，即f1f2。(2)由逐差法得g9.72 m/s2。由勻變速直線運動規(guī)律得vC2.27 m/s。答案(1)f1f2(2分)(2)9.72(4分)2.27(4分)