高考物理大二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí) 考前增分練 實(shí)驗(yàn)題專(zhuān)練部分 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與探究

高考物理大二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí) 考前增分練 實(shí)驗(yàn)題專(zhuān)練部分 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與探究1某同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”三條細(xì)繩結(jié)于O點(diǎn)分別與兩彈簧測(cè)力計(jì)和鉤碼相接圖1(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下：A彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定在豎直木板上的P點(diǎn)；B結(jié)點(diǎn)O下的細(xì)繩掛鉤碼C；C手持彈簧測(cè)力計(jì)B緩慢向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置；D記下鉤碼的質(zhì)量、結(jié)點(diǎn)O的位置、讀出并記錄彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)、記錄_(2)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列哪些情況會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差？_(選填選項(xiàng)前的字母)A木板不豎直BA彈簧測(cè)力計(jì)外殼的重力CB彈簧測(cè)力計(jì)的拉力方向沒(méi)有保持水平D改變彈簧測(cè)力計(jì)B的拉力進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置發(fā)生變化(3)某次實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程，請(qǐng)你提出解決問(wèn)題的一個(gè)辦法_答案(1)三條細(xì)線(拉力)的方向(2)A(3)減小彈簧測(cè)力計(jì)B的拉力；或減小鉤碼C的質(zhì)量；或減小AO與BO之間的夾角解析(1)矢量和不僅與大小有關(guān)，與方向也有關(guān)，所以得記下鉤碼的質(zhì)量、結(jié)點(diǎn)O的位置、讀出并記錄彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)、還有記錄三條細(xì)繩(拉力)的方向(2)木板不豎直時(shí)，鉤碼和木板間有摩擦力會(huì)產(chǎn)生誤差；B、C對(duì)實(shí)驗(yàn)無(wú)影響；結(jié)點(diǎn)O的位置發(fā)生變化是一種錯(cuò)誤操作2在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中圖2(1)某同學(xué)采用如圖2所示的裝置進(jìn)行試驗(yàn)，_(選填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，_(選填“需要”或“不需要”)測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量(2)該同學(xué)在研究小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)打出了一條紙帶，如圖3所示在紙帶上，連續(xù)5個(gè)點(diǎn)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離見(jiàn)下表，并畫(huà)出對(duì)應(yīng)的圖線(其中橫坐標(biāo)數(shù)值表示第幾個(gè)0.1 s，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的是該0.1 s內(nèi)物體的位移)如圖4所示則小車(chē)的速度隨時(shí)間_(選填“是”或“不是”)均勻變化；整個(gè)過(guò)程中小車(chē)的平均加速度為_(kāi) m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)圖3圖4時(shí)間t/0.1 s123456相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離xn/cm1.452.453.464.445.456.46答案(1)不需要不需要(2)是1.0(0.951.1均可)解析(1)本實(shí)驗(yàn)的目的是探究小車(chē)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，故不需要平衡摩擦力，也不需要測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量(2)由題圖知，小車(chē)的速度隨時(shí)間是均勻變化的，可求小車(chē)的加速度x6x15aT2，解得加速度a1.0 m/s2.3某課外興趣小組利用如圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究“加速度與合外力的關(guān)系”圖5(1)實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)會(huì)受到摩擦阻力的作用，可使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡摩擦力，則下面操作正確的是()A不掛鉤碼，放開(kāi)沒(méi)有紙帶的小車(chē)，能夠自由下滑即可B不掛鉤碼，輕推沒(méi)有紙帶的小車(chē)，小車(chē)能夠勻速下滑即可C不掛鉤碼，放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠自由下滑即可D不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車(chē)，小車(chē)能夠勻速下滑即可(2)該小組同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)先正確平衡摩擦力，并利用鉤碼和小車(chē)之間連接的力傳感器測(cè)出細(xì)線上的拉力，改變鉤碼的個(gè)數(shù)，確定加速度a與細(xì)線上拉力F的關(guān)系，下列圖象中能正確表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_(3)在上述實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz，某次實(shí)驗(yàn)中一段紙帶的打點(diǎn)記錄如圖6所示，則小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi) m/s2.(保留3位有效數(shù)字)圖6答案(1)D(2)A(3)7.50解析(1)平衡摩擦力時(shí)，使重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車(chē)，小車(chē)能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則摩擦力得到平衡選D.(2)因?yàn)槔κ怯蓚鞲衅鳒y(cè)出，已經(jīng)平衡了摩擦力，則加速度與拉力的關(guān)系圖線是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，即加速度與拉力成正比選A.(3)根據(jù)xaT2，運(yùn)用逐差法得，a7.50 m/s2.4某興趣小組的實(shí)驗(yàn)裝置如圖7所示，通過(guò)電磁鐵控制的小球從A點(diǎn)自由下落，下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)光電門(mén)B時(shí)，通過(guò)與之相連的毫秒計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)記錄下?lián)豕鈺r(shí)間t，測(cè)出A、B之間的距離h.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門(mén)位置使小球下落過(guò)程中球心通過(guò)光電門(mén)中的激光束圖7(1)若用該套裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒，已知重力加速度為g，還需要測(cè)量的物理量為_(kāi)AA點(diǎn)與地面間的距離HB小球的質(zhì)量mC小球從A到B的下落時(shí)間tABD小球的直徑d(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球直徑如圖8所示，則小球直徑為_(kāi) cm，某次小球通過(guò)光電門(mén)毫秒計(jì)數(shù)器的讀數(shù)為3 ms，則該次小球通過(guò)光電門(mén)B時(shí)的瞬時(shí)速度大小為v_ m/s.圖8(3)若用該套裝置進(jìn)行“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，大家提出以下幾種猜想：Wv；Wv2；W.然后調(diào)節(jié)光電門(mén)B的位置，計(jì)算出小球每次通過(guò)光電門(mén)B的速度v1、v2、v3、v4，并測(cè)出小球在A、B間的下落高度h1、h2、h3、h4，然后繪制了如圖9所示的hv圖象若為了更直觀地看出h和v的函數(shù)關(guān)系，他們下一步應(yīng)該重新繪制()圖9Ahv2圖象 Bh 圖象Ch 圖象 Dh 圖象答案(1)D(2)1.143.8(3)A解析(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律知，需要知道速度和物體下落的高度，故選項(xiàng)D正確(2)游標(biāo)卡尺是10分的，故游標(biāo)卡尺的的讀數(shù)為1.14 cm，由平均速度來(lái)表示瞬時(shí)速度，故v3.8 m/s.(3)由于圖中曲線是開(kāi)口向上的拋物線，故由數(shù)學(xué)知識(shí)可以猜到hv2關(guān)系，故選項(xiàng)A正確5(xx·河南豫東豫北名校五模)小宇同學(xué)看見(jiàn)一本參考書(shū)上說(shuō)“在彈性限度內(nèi)，勁度系數(shù)為k的彈簧，形變量為x時(shí)的彈性勢(shì)能為Epkx2”，為了驗(yàn)證該結(jié)論，他分別設(shè)計(jì)了下面的三個(gè)實(shí)驗(yàn)(重力加速度用g表示)：實(shí)驗(yàn)一：如圖10甲所示，在豎直掛著的彈簧下端掛上一個(gè)質(zhì)量為m的小球，測(cè)得其靜止后彈簧的形變量為d；實(shí)驗(yàn)二：如圖乙所示，將同一根彈簧豎直固定在水平桌面上，并把同一個(gè)小球置于彈簧上端，在彈簧外側(cè)套一根帶插銷(xiāo)孔的內(nèi)壁光滑的透明長(zhǎng)管，將彈簧壓縮后用插銷(xiāo)鎖定，測(cè)出彈簧壓縮量為x.拔掉插銷(xiāo)解除鎖定后，彈簧將小球彈起，測(cè)出小球上升的最大高度為H；實(shí)驗(yàn)三：如圖丙所示，將這根彈簧置于光滑水平桌面上，一端固定，另一端通過(guò)前面的小球?qū)椈蓧嚎sx后釋放，測(cè)得桌面高度為h，小球最終落點(diǎn)與桌面邊沿的水平距離為L(zhǎng).圖10(1)由實(shí)驗(yàn)一測(cè)得該彈簧的勁度系數(shù)k_；(2)若Epkx2成立，則實(shí)驗(yàn)二中測(cè)出的物理量x與d、H的關(guān)系式是x_；(3)若Epkx2成立，則實(shí)驗(yàn)三中測(cè)出的物理量x與d、h、L的關(guān)系式是x_.答案(1)(2)(3)L解析(1)如題圖甲所示，在豎直掛著的彈簧下端掛上一個(gè)質(zhì)量為m的小球，測(cè)得其靜止后彈簧的形變量為d，根據(jù)二力平衡得：Fmgkdk.(2)拔掉插銷(xiāo)解除鎖定后，彈簧將小球彈起，測(cè)出小球上升的最大高度為H，若Epkx2成立，根據(jù)小球和彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒列出等式Epkx2mgH由解得x.(3)將彈簧壓縮x后釋放，小球初動(dòng)能Ek10，小球離開(kāi)桌面后，以初速度v0做平拋運(yùn)動(dòng)，則有Lv0thgt2可得v0L彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能，所以Epkx2mv解得xL.6某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲“探究小車(chē)動(dòng)能變化與合外力對(duì)它所做功的關(guān)系”，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了如圖11所示甲、乙兩套裝置，圖中A為小車(chē)，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為彈簧測(cè)力計(jì)，P為小桶(內(nèi)有沙子)，一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板水平放置圖11(1)如果忽略滑輪與繩間的摩擦，小組成員認(rèn)為：甲圖中彈簧秤的示數(shù)即為小車(chē)受到的拉力大小；乙圖中彈簧秤示數(shù)的二倍為小車(chē)受到的拉力大小請(qǐng)判斷兩種分析是否正確，若不正確，請(qǐng)指明并簡(jiǎn)要說(shuō)出不正確的原因_.(2)選擇了上述一種合理的方法后，要順利完成該實(shí)驗(yàn)，除圖中實(shí)驗(yàn)儀器和低壓交流電源(含導(dǎo)線)外，還必需的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器是_、_.(3)該實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)小車(chē)受到的阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，在長(zhǎng)木板保持水平的情況下，請(qǐng)你利用該裝置測(cè)出小車(chē)受到的阻力，其方法是_(4)在上述實(shí)驗(yàn)操作中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz，某同學(xué)打出的一段紙帶如圖12所示，O、A、BF為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)與紙帶上E點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度vE_ m/s.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)圖12答案(1)的說(shuō)法是正確的；的說(shuō)法不正確，因?yàn)楫?dāng)小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，要考慮滑輪的質(zhì)量，小車(chē)所受到的拉力小于(或不等于)彈簧秤示數(shù)的二倍(2)刻度尺天平(3)調(diào)整小桶內(nèi)沙子的質(zhì)量，輕推小車(chē)，使小車(chē)拖動(dòng)紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，則彈簧秤的示數(shù)等于小車(chē)受到的阻力大小(4)1.39解析(1)在題圖甲中，小車(chē)的拉力等于彈簧秤的拉力，在題圖乙中，考慮到動(dòng)滑輪的質(zhì)量m，設(shè)彈簧秤的拉力為F，小車(chē)對(duì)滑輪的拉力為FT，則2FFTma，知小車(chē)所受到的拉力小于(或不等于)彈簧秤示數(shù)的二倍(2)該實(shí)驗(yàn)要計(jì)算出小車(chē)的動(dòng)能，要測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量，所以需要天平；要測(cè)量紙帶計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，還需要刻度尺(3)調(diào)整小桶內(nèi)沙子的質(zhì)量，輕推小車(chē)，使小車(chē)拖動(dòng)紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，則彈簧秤的示數(shù)等于小車(chē)受到的阻力大小(4)E點(diǎn)的速度等于DF段的平均速度vE m/s1.39 m/s.7研究性學(xué)習(xí)小組為“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”和“測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?，采用了如圖13所示的裝置，其中m150 g、m2150 g，開(kāi)始時(shí)保持裝置靜止，然后釋放物塊m2，m2可以帶動(dòng)m1拖著紙帶打出一系列的點(diǎn)，只要對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，即可研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶如圖14所示，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，兩相鄰點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，交流電頻率為50 Hz.圖13圖14(1)系統(tǒng)的加速度大小為_(kāi) m/s2，在打點(diǎn)05的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)能的增量Ek_ J.(2)忽略一切阻力的情況下，某同學(xué)作出的h圖象如圖15所示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_ m/s2.圖15答案(1)4.80.576(2)9.6解析(1)據(jù)題意，從紙帶可以求出系統(tǒng)的加速度：x56x45aT2，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間時(shí)間間隔為：T0.1 s，則加速度為：a4.8 m/s2，在打點(diǎn)05的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)能的增量為：Ek(m1m2)v，計(jì)數(shù)點(diǎn)5的瞬時(shí)速度為：v52.4 m/s，則Ek0.576 J.(2)據(jù)(m2m1)gh(m1m2)v，整理得：，則圖象斜率為：k4.8，重力加速度為：g9.6 m/s2.8(xx·山東省濟(jì)南市二模)為了測(cè)量木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)，某小組使用位移傳感器設(shè)計(jì)了如圖16甲所示實(shí)驗(yàn)裝置，讓木塊從傾斜木板上一點(diǎn)A由靜止釋放，位移傳感器可以測(cè)出木塊到傳感器的距離位移傳感器連接計(jì)算機(jī)，描繪出滑塊相對(duì)傳感器的位移x隨時(shí)間t的變化規(guī)律，如圖乙所示圖16(1)根據(jù)上述圖線，計(jì)算0.4 s時(shí)木塊的速度v_ m/s，木塊加速度a_ m/s2；(2)為了測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)，還需要測(cè)量的量是_；(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭)(3)為了提高木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量精度，下列措施可行的是_AA點(diǎn)與傳感器距離適當(dāng)大些B木板的傾角越大越好C選擇體積較大的空心木塊D傳感器開(kāi)始計(jì)時(shí)的時(shí)刻必須是木塊從A點(diǎn)釋放的時(shí)刻答案(1)0.41(2)斜面傾角(或A點(diǎn)的高度)(3)A解析(1)0.4 s時(shí)木塊的速度等于0.2 s0.6 s內(nèi)的平均速度，即v m/s0.4 m/s；根據(jù)xaT2，可求出木塊的加速度a m/s21 m/s2.(2)根據(jù)mgsin mgcos ma，可知測(cè)出傾斜角或A點(diǎn)的高度算出傾斜角(3)當(dāng)A點(diǎn)與傳感器距離適當(dāng)大些，可測(cè)出多組數(shù)據(jù)，求平均值，能提高測(cè)量精度，A正確；傾斜角越大，測(cè)得的數(shù)據(jù)越少，不利于提高測(cè)量精度，B錯(cuò)誤；若選擇體積較大的空心木塊，在下降過(guò)程中，受空氣阻力變大，影響了動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量，C錯(cuò)誤；傳感器開(kāi)始計(jì)時(shí)的時(shí)刻不一定是從A點(diǎn)釋放的時(shí)刻，只要根據(jù)中間一段的xaT2，就可算出加速度，D錯(cuò)誤【解題方法技巧】力學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)策略強(qiáng)化總結(jié)提升能力力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分在高考中常以運(yùn)動(dòng)的研究為載體，考查速度、加速度等物理量的測(cè)量，或考查力學(xué)規(guī)律的驗(yàn)證與探究，同時(shí)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)誤差的分析仍然是高考考查的重點(diǎn)與熱點(diǎn)高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)題大部分是從課本中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)變形而來(lái)我們首先要掌握課本要求的基本的實(shí)驗(yàn)原理和方法，在復(fù)習(xí)中要善于找出不同實(shí)驗(yàn)在知識(shí)或能力要求上的共性和個(gè)性如：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)、研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)在原理、操作、數(shù)據(jù)分析等要求上有很多共同點(diǎn)；驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)就是在一定的條件下測(cè)量出相關(guān)物理量并判斷規(guī)律是否成立，而探究型實(shí)驗(yàn)本質(zhì)是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，只不過(guò)需要先進(jìn)行物理上的推導(dǎo)或猜想