2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí)收尾二輪專題突破檢測 力學(xué)實(shí)驗(yàn)

力學(xué)實(shí)驗(yàn) (60分鐘100分)1.(10分)(2020·海南高考)某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50Hz,當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間=9.80m/s2。實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖乙所示,紙帶上的第一個點(diǎn)記為O,另選連續(xù)的三個點(diǎn)A、B、C進(jìn)行測量,圖中給出了這三個點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA、hB和hC的值?；卮鹣铝袉栴}(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字):(1)打點(diǎn)計時器打B點(diǎn)時,重物速度的大小vB=m/s;(2)通過分析該同學(xué)測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律?簡要說明分析的依據(jù)。2.(10分)(2020·成都二模)在“探究單擺的周期和擺長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中。(1)下列說法正確的是和(填選項(xiàng)序號字母);A.懸線越短越好B.懸線上端固定且擺角要小C.擺球應(yīng)在豎直平面內(nèi)擺動D.擺球擺至最高點(diǎn)時開始計時(2)以擺球通過平衡位置時開始計時,用停表記下擺球通過平衡位置N次所用的時間t,則單擺周期T=;用米尺量出懸線的長度L0,用游標(biāo)卡尺量出擺球的直徑d,則擺長L=;(3)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上以T為縱軸,L為橫軸,作出T-L圖像,發(fā)現(xiàn)圖線是曲線;然后嘗試以T2為縱軸,L為橫軸,作出T2-L圖像,發(fā)現(xiàn)圖線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線,由此得出單擺做簡諧運(yùn)動的周期和擺長的關(guān)系是()A.TB.T2C.TLD.T2L3.(10分)(2020·普陀區(qū)模擬)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。(1)圖乙中的是力F1和F2的合力的理論值;是力F1和F2的合力的實(shí)際測量值。(2)在實(shí)驗(yàn)中,如果將細(xì)繩也換成橡皮筋,那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會發(fā)生變化?答:(選填“會”或“不會”)。為什么?答: 。(3)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是()A.理想實(shí)驗(yàn)法B.控制變量法C.等效替代法D.建立物理模型法4.(10分)(2020·泰安模擬)為了測定滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù),某同學(xué)設(shè)計了如圖的實(shí)驗(yàn)裝置,其中圓弧形滑槽末端與桌面相切。第一次實(shí)驗(yàn)時,滑槽固定于桌面右端,末端與桌子右端M對齊,滑塊從滑槽頂端由靜止釋放,落在水平面的P點(diǎn);第二次實(shí)驗(yàn)時,滑槽固定于桌面左側(cè),測出末端N與桌子右端M的距離為L,滑塊從滑槽頂端由靜止釋放,落在水平面的Q點(diǎn),已知重力加速度為g,不計空氣阻力。(1)實(shí)驗(yàn)還需要測出的物理量是(用代號表示): 。A.滑槽的高度hB.桌子的高度HC.O點(diǎn)到P點(diǎn)的距離d1D.O點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離d2E.滑塊的質(zhì)量m(2)寫出動摩擦因數(shù)的表示式是= 。(3)如果第二次實(shí)驗(yàn)時,滑塊沒有滑出桌面,測得滑行距離為x,則動摩擦因數(shù)可表示為= 。5.(15分)(2020·四川高考)如圖甲所示,某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作,進(jìn)行“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn):(1)為達(dá)到平衡阻力的目的,取下細(xì)繩及托盤,通過調(diào)整墊片的位置,改變長木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做運(yùn)動。(2)連接細(xì)繩及托盤,放入砝碼,通過實(shí)驗(yàn)得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn)動起始時刻所打的點(diǎn),選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G。實(shí)驗(yàn)時小車所受拉力為0.2N,小車的質(zhì)量為0.2kg。請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化Ek,補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位)。OBOCODOEOFW/J0.043 20.057 20.073 40.091 5Ek/J0.043 00.057 00.073 40.090 7分析上述數(shù)據(jù)可知:在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W=Ek,與理論推導(dǎo)結(jié)果一致。(3)實(shí)驗(yàn)前已測得托盤質(zhì)量為7.7×10-3kg,實(shí)驗(yàn)時該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為kg(g取9.8m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位)。6.(15分)(2020·新課標(biāo)全國卷)圖甲為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。實(shí)驗(yàn)步驟如下:用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m;用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d;用米尺測量兩光電門之間的距離s;調(diào)整輕滑輪,使細(xì)線水平;讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間tA和tB,求出加速度a;多次重復(fù)步驟,求a的平均值;根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)。回答下列問題:(1)測量d時,某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為 cm。(2)物塊的加速度a可用d、s、tA和tB表示為a=。(3)動摩擦因數(shù)可用M、m、和重力加速度g表示為=。(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。7.(15分)(2020·黃岡模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B,滑塊P上固定一寬度為d的遮光條,若光線被遮光條遮擋,光電傳感器會輸出高電壓,兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機(jī)相連?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動,遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時,通過計算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖線。(1)實(shí)驗(yàn)前,接通氣源,將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上,輕推滑塊,當(dāng)圖乙中的t1t2(選填“>”“=”或“<”)時,說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。(2)滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連,將滑塊P由圖甲所示位置釋放,通過計算機(jī)得到的圖像如圖乙所示,若t1、t2、m和d已知,要驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒,還應(yīng)測出和 (寫出物理量的名稱及符號)。8.(15分)(2020·嘉興模擬)在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中:(1)利用甲圖裝置,小車在橡皮筋的作用下運(yùn)動,下列4條紙帶中最符合實(shí)驗(yàn)要求的是 。(2)某同學(xué)對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了更改,如圖乙,把橡皮筋的固定點(diǎn)改為A點(diǎn),操作如下:a.將打點(diǎn)計時器固定在一塊平板上,讓紙帶的一端夾在小車后端,另一端穿過打點(diǎn)計時器,將平板安裝有打點(diǎn)計時器的一端適當(dāng)墊高,調(diào)整高度,直至輕推小車后小車。b.將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位于靠近打點(diǎn)計時器處,記下小車位置。接通打點(diǎn)計時器電源,釋放小車。c.用2條、3條、4條、5條、6條橡皮筋分別代替1條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn)。d.在上述實(shí)驗(yàn)中打出的6條紙帶中,分別找出小車開始近似做勻速運(yùn)動的點(diǎn),并分別測出勻速運(yùn)動時的速度v1、v2、v3、v4、v5、v6。相關(guān)數(shù)據(jù)見下表實(shí)驗(yàn)次數(shù)條數(shù)速度/m·s-1速度平方/m2·s-2111.281.64221.753.06332.104.41442.265.11552.687.18662.968.76請把操作步驟a補(bǔ)充完整。用W0表示一條橡皮筋做的功,請在坐標(biāo)紙上畫W-v2圖像。根據(jù)你畫的W-v2圖像,你認(rèn)為該同學(xué)第 次實(shí)驗(yàn)操作出現(xiàn)了問題,問題在于該次實(shí)驗(yàn)時小車釋放的位置距離較 (選填“遠(yuǎn)”或“近”)。答案解析1.【解析】(1)打點(diǎn)計時器打B點(diǎn)時重物速度的大小vB=m/s=3.90m/s(2)=7.61(m/s)2,ghB=7.70(m/s)2,因?yàn)閙mghB,近似驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律,或由m<mghB得出其他合理的結(jié)論也可以。答案:(1)3.90(2)見解析2.【解析】(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)讓擺球在豎直平面內(nèi)擺動,懸線應(yīng)適當(dāng)長些,擺角小于5°,從擺球擺到最低點(diǎn)開始計時,故B、C項(xiàng)正確。(2)由于一個周期兩次通過平衡位置,所以單擺周期T=,擺長是指懸點(diǎn)到球心的長度,所以L=L0+。(3)因?yàn)門2-L圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線,所以T2與L成正比,即T2L,D項(xiàng)正確。答案:(1)BC(2)L0+(3)D3.【解析】(1)力F1和F2的合力的理論值應(yīng)為以F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對角線,即為F;則F為合力的實(shí)際測量值。(2)由于實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩的作用僅是描述力的方向,且橡皮筋受力情況與細(xì)繩完全相同,因此把細(xì)繩換成橡皮筋,不會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是兩分力的共同的作用效果與合力的作用效果相同,即等效替代法,故C正確。答案:(1)FF(2)不會因?yàn)橄鹌そ钍芰η闆r與原細(xì)繩相同(3)C4.【解析】設(shè)滑塊由桌面落到地面的時間為t,第一次實(shí)驗(yàn)時d1=v1tH=gt2第二次實(shí)驗(yàn)時d2=v2t且由N到M,由動能定理-mgL=m-m解得=,因此還需要測量d1、d2、H。如第二次實(shí)驗(yàn)時,滑塊沒有滑出桌面,則-mgx=0-m解得=答案:(1)B、C、D(2)(3)5.【解析】(1)把長木板的一側(cè)墊高,以補(bǔ)償打點(diǎn)計時器對小車的阻力及其他阻力;調(diào)節(jié)長木板的傾斜度,使小車在不受牽引力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動。(2)從點(diǎn)O到點(diǎn)F小車所受合外力做的功W=FxOF=0.2×55.75×10-2J=0.111 5 J小車在點(diǎn)F的速度大小vF=m/s=1.051 m/s,所以從點(diǎn)O到點(diǎn)F小車動能的變化Ek=m=×0.2×1.0512J=0.110 5 J。(3)設(shè)托盤中的砝碼質(zhì)量為m,托盤質(zhì)量m0=7.7×10-3kg,小車所受的拉力等于托盤和砝碼的重力之和,即F=(m0+m)g,解得:m=-m0=(-7.7×10-3)kg=0.013 kg。答案:(1)勻速直線(或勻速)(2)0.111 50.110 5(3)0.0136.【解析】(1)20等份游標(biāo)卡尺的精確度為0.05mm,主尺讀數(shù)0.9 cm,游標(biāo)尺讀數(shù)=12×0.005 cm=0.060 cm,所以游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為0.960cm。(2)遮光片經(jīng)過光電門A和B的平均速度分別表示A、B位置的瞬時速度,vA=,vB=,又由速度位移公式得:a=。(3)對遮光片、物塊和重物由牛頓第二定律得:F-Mg=M,mg-F=m,即mg-Mg=(M+m),所以=。(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平,由此引起的誤差是實(shí)驗(yàn)原理不完善引起的系統(tǒng)誤差。答案:(1)0.960(2)(3)(4)系統(tǒng)誤差7.【解析】輕推滑塊,當(dāng)圖乙中的t1=t2時,說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。要驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒,由mgL=M-M,v2=,v1=,還應(yīng)測出的物理量是滑塊質(zhì)量M,兩光電傳感器間距離L。答案:(1)=(2)滑塊質(zhì)量M兩光電傳感器間距離L8.【解析】(1)利用甲圖裝置,小車在橡皮筋的作用下先加速運(yùn)動,當(dāng)橡皮筋恢復(fù)原長后做勻速運(yùn)動,對應(yīng)的紙帶上點(diǎn)跡為先是點(diǎn)之間距離逐漸增大最后距離相等,所以正確選項(xiàng)為B。(2)將平板安裝有打點(diǎn)計時器的一端適當(dāng)墊高,目的是平衡摩擦力。調(diào)整高度,直至輕推小車后小車做勻速直線運(yùn)動。(3)由于第4個點(diǎn)偏離直線太遠(yuǎn),所以認(rèn)為該同學(xué)第4次實(shí)驗(yàn)操作出現(xiàn)了問題,問題在于該次實(shí)驗(yàn)時小車釋放的位置距離較近,獲得的速度較小,橡皮筋做功小于4W0。答案:(1)B(2)做勻速直線運(yùn)動如圖4近