通用版2019版高考物理二輪復習專題檢測十二“分門別類”重溫基礎(chǔ)實驗--系統(tǒng)方法含解析.doc

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“分門別類”重溫基礎(chǔ)實驗——系統(tǒng)方法 1．在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學得到一條用電火花計時器打下的紙帶，如圖甲所示，并在其上選取A、B、C、D、E、F、G 7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點在圖中沒有畫出，電火花計時器接220 V、50 Hz交流電源。 (1)設電火花計時器的打點周期為T，計算打下F點時物體的瞬時速度vF的表達式為vF＝____________。 (2)他經(jīng)過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點時物體的瞬時速度如表所示。以A點對應的時刻為t＝0時刻，試在如圖乙所示坐標系中作出物體的vt圖像，并利用該圖像求出物體的加速度大小a＝________m/s2(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 對應點 B C D E F 速度/(ms－1) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 (3)計數(shù)點A對應的速度大小是________m/s(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 (4)如果當時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210 V，而做實驗的同學并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。 解析：(1)打下F點時物體的瞬時速度vF的表達式為：vF＝＝。 (2)物體的vt圖像如圖所示，則圖像的斜率為物體的加速度大小，即a＝＝ m/s2＝0.4 m/s2。 (3)由vt圖像可知計數(shù)點A對應的速度大小為0.1 m/s。 (4)若當時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210 V，對打點的時間間隔無影響，則加速度的測量值與實際值相比不變。 答案：(1)　(2)見解析圖　0.4　(3)0.1 (4)不變 2．(2018江蘇高考)某同學利用如圖所示的實驗裝置來測量重力加速度g。細繩跨過固定在鐵架臺上的輕質(zhì)滑輪，兩端各懸掛一只質(zhì)量為M的重錘。實驗操作如下： ①用米尺量出重錘1底端距地面的高度H； ②在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼； ③左手將重錘2壓在地面上，保持系統(tǒng)靜止。釋放重錘2，同時右手開啟秒表，在重錘1落地時停止計時，記錄下落時間； ④重復測量3次下落時間，取其平均值作為測量值t。 請回答下列問題： (1)步驟④可以減小對下落時間t測量的________(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差。 (2)實驗要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多，主要是為了________。 A．使H測得更準確 B．使重錘1下落的時間長一些 C．使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2M D．使細繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等 (3)滑輪的摩擦阻力會引起實驗誤差?，F(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差，可以怎么做？ (4)使用橡皮泥改進實驗后，重新進行實驗測量，并測出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0。用實驗中的測量量和已知量表示g，得g＝____________________。 解析：(1)對同一物理量多次測量取平均值的目的是減小偶然誤差。 (2)設系統(tǒng)運動的加速度為a，則根據(jù)牛頓第二定律得mg＝(2M＋m)a，即a＝，而H＝at2，在H一定時，a越小，則t越長，這時測量時間t的誤差越小。因此實驗要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多，主要是為了使重錘1下落的時間長一些，選項B正確。 (3)可利用橡皮泥平衡摩擦阻力，其方法為在重錘1上粘上橡直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落。 (4)根據(jù)牛頓第二定律得mg＝(2M＋m＋m0)a，又H＝at2，解得g＝。 答案：(1)偶然　(2)B　(3)在重錘1上粘上橡皮泥，調(diào)整橡皮泥質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落。(4) 3.某同學用如圖所示裝置來驗證機械能守恒定律。質(zhì)量均為M的物體A、B通過細繩連在一起，物體B上放置質(zhì)量為m的金屬片C，在其正下方h處固定一個圓環(huán)，P1、P2是相距為d的兩個光電門。釋放后，系統(tǒng)由靜止開始運動，當物體B穿過圓環(huán)時，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，數(shù)字計時器測出物體B通過P1、P2的時間為t。 (1)物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v＝________。 (2)實驗中只要驗證________(填正確選項的序號)等式成立，即可驗證機械能守恒定律。 A．mgh＝Mv2　　　　　 B．mgh＝Mv2 C．mgh＝(2M＋m)v2 D．mgh＝(M＋m)v2 (3)本實驗中的測量儀器除了圖中器材和刻度尺、電源外，還需要________。 解析：(1)物體B穿過圓環(huán)后做勻速直線運動，速度v＝。 (2)由題意可知，系統(tǒng)A、B、C減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)增加的動能，即：mgh＋Mgh－Mgh＝(2M＋m)v2，得：mgh＝(2M＋m)v2，故C對。 (3)由mgh＝(2M＋m)v2知，除了刻度尺、光電門、數(shù)字計時器、電源外，還需要天平稱出各物體的質(zhì)量。 答案：(1)　(2)C　(3)天平 4．(2019屆高三太原模擬)在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，實驗小組找到一根橡皮筋和一個彈簧測力計，他們進行了如下操作，請將實驗操作和處理補充完整。 (1)用刻度尺測量橡皮筋的自然長度L＝20 cm。 (2)將橡皮筋一端固定在水平面上，用彈簧測力計沿水平方向拉橡皮筋的另一端，測量橡皮筋的長度，記錄測力計的示數(shù)，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：橡皮筋的彈力與其伸長量成正比，且比例系數(shù)為k＝0.20 N/cm。 (3)將橡皮筋的兩端固定在水平面上的A、B兩點，A、B兩點間距為20 cm。 (4)在彈簧測力計掛鉤上涂抹少許潤滑油，將掛鉤搭在橡皮筋的中點，用手在水平面內(nèi)沿AB的垂直方向拉測力計，穩(wěn)定后如圖甲所示，測得橡皮筋的總長度為30 cm。彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示，則讀數(shù)為F＝________N。 (5)根據(jù)上述數(shù)據(jù)可求得橡皮筋此時的彈力T＝_______N。 (6)在圖甲中根據(jù)給出的標度，作出橡皮筋對彈簧測力計掛鉤拉力的合力F′的圖示。 (7)比較F′與________(填物理量的符號)的大小是否相等、方向是否相反，即可驗證實驗結(jié)論。 解析：(4)由題圖乙可知彈簧測力計讀數(shù)為3.46 N。 (5)橡皮筋伸長量x＝30 cm－20 cm＝10 cm，橡皮筋此時彈力T＝kx＝2.0 N。 (6)橡皮筋兩側(cè)的夾角為60，F(xiàn)1＝F2＝2.0 N，合力F′的圖示如圖所示。 (7)理論上橡皮筋對彈簧測力計掛鉤拉力的合力與彈簧測力計對橡皮筋的拉力等大反向，所以要比較F′與F的大小是否相等、方向是否相反。 答案：(4)3.46(3.45～3.47均可)　(5)2.0(2或2.00均可) (6)見解析圖　(7)F 5．為了用實驗驗證牛頓第二定律，現(xiàn)提供如圖甲所示的實驗裝置。請回答下列問題： (1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響，應采取的做法是(　　) A．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動 B．將木板帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動 C．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動 D．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板上 (2)在實驗中得到一條打點的紙帶，如圖乙所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則小車加速度的表達式為a＝____________。 (3)有一組同學保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，研究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a F圖線，如圖丙所示。圖線________(選填“①”或“②”)是在軌道傾斜情況下得到的；小車及車中的砝碼總質(zhì)量 m＝________kg。 解析：(1)為平衡摩擦力，應使小車重力沿木板的分力與摩擦力等大反向，此時不能掛鉤碼，且小車應做勻速直線運動，C正確。 (2)計算加速度時可由逐差法得到三個加速度再取平均值，此時誤差較小，即 a＝＝ ＝。 (3)軌道傾角太大，即使沒有掛鉤碼小車也能加速下滑，因此圖線①為軌道傾斜的情況下得到的。當軌道傾斜時，有F＋mgsin θ－Ff＝ma，當F＝0時，有a＝2 m/s2；當F＝1 N時，有a＝4 m/s2，代入可得m＝0.5 kg。 答案：(1)C　(2) (3)①　0.5 6．學習了機械能守恒定律之后，某研究性學習小組自行設計了“探究彈簧的彈性勢能與形變量的關(guān)系”實驗。他們的方法如下： (1)如圖甲所示，在輕彈簧上端連接一只力傳感器，然后固定在鐵架臺上，當用手向下拉伸彈簧時，彈簧的彈力可從傳感器上讀出。用刻度尺測量彈簧原長和伸長后的長度，從而確定伸長量。實驗獲得的數(shù)據(jù)如表格所示： 伸長量x/10－2 m 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 彈力F/N 1.60 3.19 4.75 6.38 8.02 (2)以x為橫坐標，F(xiàn)為縱坐標，請你在圖乙的坐標紙上描繪出F與x的關(guān)系圖線。并由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________(保留兩位有效數(shù)字)。 (3)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導軌左側(cè)，如圖丙所示。調(diào)整導軌水平，使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的時間近似相等。 (4)用天平稱出滑塊的質(zhì)量m＝300 g。 (5)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v，釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為________________。 (6)多次重復(5)中的操作，在彈簧彈性限度內(nèi)得到v與x的數(shù)據(jù)整理如表所示： 1 2 3 4 5 6 x/10－2 m 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 x2/10－4 m2 1.00 4.00 9.00 16.00 25.00 36.00 v/(ms－1) 0.161 0.321 0.479 0.648 0.800 0.954 v2/(m2s－2) 0.026 0.103 0.230 0.420 0.640 0.910 mv2/J 0.003 9 0.015 5 0.034 5 0.063 0 0.096 0 0.136 5 (7)結(jié)合上面測出的勁度系數(shù)k和滑塊質(zhì)量m，可得到的表達式：__________________。 (8)由上述實驗可得出的結(jié)論：________________________________________________ ______________________________________________________________________。 解析：(2)根據(jù)數(shù)據(jù)畫出的Fx圖像如圖所示， 根據(jù)圖像可得：k＝＝ N/m≈82 N/m。 (5)釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為滑塊的動能。 (7)根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)，結(jié)合k＝82 N/m及m＝0.3 kg，歸納得出：kx2＝mv2。 (8)由上述實驗可得出的結(jié)論：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，彈簧的彈性勢能與形變量的平方成正比。 答案：(2)見解析圖　82 N/m(80～84 N/m均可)　 (5)滑塊的動能　(7)kx2＝mv2　 (8)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，彈簧的彈性勢能與形變量的平方成正比 7．(2018江西九校聯(lián)考)利用頻閃照相和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗，步驟如下： ①用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g和300 g； ②安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平； ③向氣墊導軌通入壓縮空氣； ④把A、B兩滑塊放到導軌上，并給它們一個初速度，同時開始閃光照相，閃光的時間間隔設定為Δt＝0.2 s, 照片如圖所示： 結(jié)合實驗過程和圖像分析知：該圖像是閃光4次所得的照片，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0～80 cm刻度范圍內(nèi)；第一次閃光時，滑塊A恰好通過x＝55 cm處，滑塊B恰好通過x＝70 cm處；碰撞后有一個滑塊處于靜止狀態(tài)。 設向右為正方向，試分析： 滑塊碰撞時間發(fā)生在第一次閃光后________s，碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是________kgm/s，碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是_________kgm/s。 以上實驗結(jié)果說明，在碰撞過程中保持不變的物理量是__________________________ ________________________________________________________________________。 解析：由題意及題圖易知，第二次、第三次和第四次閃光時，B始終在x＝60 cm處，說明碰后B靜止，滑塊碰撞位置發(fā)生在60 cm處；第一次閃光時A在x＝55 cm處，第二次閃光時A在x＝50 cm處，說明碰前位移為5 cm，碰后位移為－10 cm，設碰后A的速度為vA′，由題圖可知：vA′Δt＝－20 cm，vA′t1＝－10 cm，所以t1＝Δt＝0.1 s，t0＝Δt－t1＝0.1 s，所以滑塊碰撞時間發(fā)生在第一次閃光后0.1 s；碰前A的速度vA＝ m/s＝ 0.5 m/s，A的動量pA＝mAvA＝0.20.5 kgm/s＝0.1 kgm/s；碰前B的速度vB＝－ m/s＝ －1 m/s，B的動量pB＝mBvB＝0.3(－1)kgm/s＝－0.3 kgm/s，碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是－0.2 kgm/s；碰后A的速度vA′＝－ m/s＝－1 m/s，A的動量pA′＝mAvA′＝0.2(－1)kgm/s＝－0.2 kgm/s；以上實驗結(jié)果說明，在碰撞過程中保持不變的物理量是兩滑塊的質(zhì)量與速度的乘積之和。 答案：0.1　－0.2?。?.2　兩滑塊的質(zhì)量與速度的乘積之和 8．(2018宜賓模擬)某同學設計了如圖甲所示的實驗裝置來驗證動能定理。一個電磁鐵吸住一個小鋼球，將電磁鐵斷電后，小鋼球由靜止開始向下加速運動。小鋼球經(jīng)過光電門，計時裝置記錄小鋼球通過光電門1和光電門2的擋光時間分別為t1和t2，用刻度尺測得兩光電門中心之間的距離為h，已知當?shù)刂亓铀俣葹間。 (1)該同學用游標卡尺測量了小鋼球的直徑，結(jié)果如圖乙所示，小鋼球的直徑d＝________cm。 (2)小鋼球通過光電門1時的速度大小為v1＝_________________________________ _________________________。 (3)若上述測量的物理量滿足關(guān)系式______________________________，則動能定理得以驗證。[(2)、(3)問用所測物理量的字母表示] 解析：(1)根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則可得，小鋼球的直徑 d＝0.5 cm＋0.05 mm4＝0.520 cm。 (2)小鋼球通過光電門1時的速度大小為v1＝。 (3)若測量的物理量滿足關(guān)系式m2－m2＝mgh，即2－2＝2gh，則動能定理得以驗證。 答案：(1)0.520　(2)　(3)2－2＝2gh