高考物理二輪復(fù)習(xí)專題分層突破練13力學(xué)實(shí)驗(yàn)含解析

PAGEPAGE8專題分層突破練13力學(xué)實(shí)驗(yàn)A組1.(2021浙江衢州高三二模)(1)(多選)在探究求合力的方法的實(shí)驗(yàn)中,通過對拉的方法來選擇兩個(gè)彈簧測力計(jì),方案一:兩彈簧測力計(jì)豎直懸掛在鐵架臺上對拉(如圖甲所示),方案二:兩彈簧測力計(jì)置于水平桌面對拉(如圖乙所示),下列說法正確的是。

A.彈簧測力計(jì)使用前必須進(jìn)行調(diào)零B.實(shí)驗(yàn)時(shí),兩個(gè)彈簧測力計(jì)的量程需一致C.若方案一的兩彈簧測力計(jì)讀數(shù)相等,則可正常使用D.若方案二的兩彈簧測力計(jì)讀數(shù)相等,則可正常使用(2)(多選)在探究求合力的方法的實(shí)驗(yàn)中,某實(shí)驗(yàn)小組使用的彈簧測力計(jì)量程為5.0N,將橡皮條一端固定,先用兩只彈簧測力計(jì)將橡皮條另一端拉到某一位置,標(biāo)記為O點(diǎn),緊靠細(xì)繩標(biāo)記A、B兩點(diǎn),并記錄彈簧測力計(jì)讀數(shù),然后用一只彈簧測力計(jì)將其拉至O點(diǎn),標(biāo)記緊靠細(xì)繩的C點(diǎn),并記錄彈簧測力計(jì)讀數(shù),該小組完成的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在圖丙中。①按實(shí)驗(yàn)要求在圖丙中完成作圖;②結(jié)合圖丙,分析實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果,下列措施對減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的是。

A.適當(dāng)增加橡皮筋的原長B.適當(dāng)增大兩細(xì)繩的夾角C.增大A、B兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離D.增大彈簧測力計(jì)的拉力2.(2021江西贛州高三一模)圖甲為測量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。實(shí)驗(yàn)步驟如下:①用天平測量物塊和遮光條的總質(zhì)量M,重物的質(zhì)量m,用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d;用米尺測量兩光電門之間的距離s;②調(diào)整輕滑輪,使細(xì)線水平;③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字計(jì)時(shí)器分別測出遮光條經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB,求出加速度a;④多次重復(fù)步驟③,求a的平均值;⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)摩擦因數(shù)μ?；卮鹣铝行☆}:(1)下列說法正確的是。

A.此實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力B.此實(shí)驗(yàn)需要遮光條的寬度d盡量小些C.此實(shí)驗(yàn)需要滿足M遠(yuǎn)大于m的條件D.此實(shí)驗(yàn)需要兩光電門之間的距離s盡量小些(2)測量d時(shí),某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的讀數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為cm;

(3)請用M、m、d、s、ΔtA、ΔtB和重力加速度g表示動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。

3.(2021廣東卷)某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)。緩沖裝置如圖所示,固定在斜面上的透明有機(jī)玻璃管與水平面夾角為30°,彈簧固定在有機(jī)玻璃管底端。實(shí)驗(yàn)過程如下:先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺,再將單個(gè)質(zhì)量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內(nèi)徑)逐個(gè)從管口滑進(jìn),每滑進(jìn)一個(gè)鋼球,待彈簧靜止,記錄管內(nèi)鋼球的個(gè)數(shù)n和彈簧上端對應(yīng)的刻度尺示數(shù)Ln,數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗(yàn)過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。采用逐差法計(jì)算彈簧壓縮量,進(jìn)而計(jì)算其勁度系數(shù)。n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)計(jì)算彈簧的壓縮量:ΔL1=6.03cm,ΔL2=6.08cm,ΔL3=cm,壓縮量的平均值=cm;

(2)上述是管中增加個(gè)鋼球時(shí)產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量;

(3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80m/s2,該彈簧的勁度系數(shù)為N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

B組4.(2021江蘇南通高三二模)用如圖甲所示的裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,把右端帶有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上,小車的左端連接穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,右端連接細(xì)線,細(xì)線繞過定滑輪掛有托盤和砝碼,通過墊塊調(diào)節(jié)木板左端高度平衡摩擦力。甲(1)下列實(shí)驗(yàn)操作正確的有。

A.先釋放小車后接通電源B.調(diào)整定滑輪使細(xì)線與長木板平行C.平衡摩擦力時(shí)必須移去紙帶D.平衡摩擦力時(shí)必須移去托盤和砝碼(2)某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶如圖乙所示,測得計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4與0計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為x1=3.60cm、x2=9.61cm、x3=18.01cm、x4=28.81cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為0.02s,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出,則小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

乙(3)實(shí)驗(yàn)中保持托盤和砝碼的總質(zhì)量不變,改變小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量M,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出紙帶,算出相應(yīng)的加速度a,數(shù)據(jù)描在圖丙中,請?jiān)趫D丙中根據(jù)描出的點(diǎn)作出a-圖象;由圖象可得出的結(jié)論是。

5.(2021河北卷)某同學(xué)利用圖甲中的實(shí)驗(yàn)裝置探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系。所用器材有:一端帶滑輪的長木板、輕細(xì)繩、50g的鉤碼若干、光電門2個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、帶遮光條的滑塊(質(zhì)量為200g,其上可放鉤碼)、刻度尺。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2。實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:甲①安裝器材,調(diào)整兩個(gè)光電門距離為50.00cm,輕細(xì)繩下端懸掛4個(gè)鉤碼,如圖甲所示;②接通電源,釋放滑塊,分別記錄遮光條通過兩個(gè)光電門的時(shí)間,并計(jì)算出滑塊通過兩個(gè)光電門的速度;③保持繩下端懸掛4個(gè)鉤碼不變,在滑塊上依次增加一個(gè)鉤碼,記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量,重復(fù)上述步驟;④完成5次測量后,計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)(包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕細(xì)繩懸掛鉤碼)總動(dòng)能的增加量ΔEk及系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量ΔE,結(jié)果如下表所示。M/kg0.2000.2500.3000.3500.400ΔEk/J0.5870.4900.3920.2940.195ΔE/J0.3930.4900.6860.785回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字);

(2)步驟④中的表格所缺數(shù)據(jù)為;

(3)以M為橫軸,ΔE為縱軸,選擇合適的標(biāo)度,在圖乙中繪出ΔE-M圖象;乙若忽略滑輪和繩子之間的摩擦力做功,求滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。(保留三位有效數(shù)字)

6.(2021天津河?xùn)|區(qū)高三一模)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示,在鐵架臺鐵夾上固定一個(gè)力傳感器,一根細(xì)線上端連接在力傳感器上,下端系在小球上,把小球拉離平衡位置一個(gè)角度,由靜止釋放小球,力傳感器可記錄小球在擺動(dòng)過程中細(xì)線拉力的大小,記下力傳感器的最大示數(shù)F。(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn),下列說法正確的有。

A.可以直接用彈簧測力計(jì)代替力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)B.細(xì)線要選擇伸縮性小的C.球盡量選擇密度大的(2)為完成實(shí)驗(yàn),需要測量小球自由靜止時(shí)力傳感器的示數(shù)F0,還需要測量的物理量有。

A.釋放小球時(shí)的位置與自由靜止位置的高度差hB.小球下落至平衡位置時(shí)的時(shí)間C.擺長lD.小球的質(zhì)量m(3)需要驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為(用已知量和測量量的符號表示)。

專題分層突破練13力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.答案(1)AD(2)①見解析②BC解析(1)彈簧測力計(jì)在使用前必須進(jìn)行調(diào)零,A正確;實(shí)驗(yàn)中使用的兩個(gè)彈簧測力計(jì),其量程可以不同,B錯(cuò)誤;方案一中彈簧測力計(jì)豎直懸掛時(shí),上面的彈簧由于自身重力作用而彈力偏大,下面的彈簧由于自身重力作用而彈力偏小,若兩彈簧測力計(jì)讀數(shù)相等,則水平測量拉力時(shí)讀數(shù)必然不同,所以不能使用,C錯(cuò)誤;若方案二的兩彈簧測力計(jì)讀數(shù)相等,則可正常使用,D正確。(2)①作圖如下。②增加橡皮筋的原長對實(shí)驗(yàn)沒有影響;圖中兩分力的夾角較小,根據(jù)平行四邊形的特點(diǎn),適當(dāng)增大兩細(xì)繩的夾角,可以使作圖更精確,從而減小實(shí)驗(yàn)誤差;繩子的作用是顯示出力的方向,增大A、B兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離,可以提高分力方向的精確度,從而減小實(shí)驗(yàn)誤差;彈簧測力計(jì)的量程為5.0N,圖中合力已經(jīng)達(dá)到了4.8N,所以不能再增大彈簧測力計(jì)的拉力;故選BC。2.答案(1)B(2)1.020(3)2-2解析(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是測量物塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù),所以在實(shí)驗(yàn)過程中不需要平衡摩擦力,A錯(cuò)誤;利用光電門來測量瞬時(shí)速度,遮光片的寬度d越小,測的瞬時(shí)速度的誤差越小,所以B正確;實(shí)驗(yàn)原理中,可以利用整體法來求解加速度,所以不需要滿足M遠(yuǎn)大于m,C錯(cuò)誤;在數(shù)據(jù)處理時(shí),加速度為a=,如果兩光電門之間的距離s太小,實(shí)驗(yàn)誤差會(huì)增大,所以此實(shí)驗(yàn)需要兩光電門之間的距離s適量大些,D錯(cuò)誤。(2)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為:主尺讀數(shù)+游標(biāo)尺讀數(shù)×分度值=1cm+4×0.05mm=1.020cm。(3)利用平均速度表示瞬時(shí)速度,有物塊經(jīng)過A點(diǎn)速度為vA=物塊經(jīng)過B點(diǎn)速度為vB=由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得a=由牛頓第二定律可得mg-μMg=(m+M)a聯(lián)立解得μ=2-2。3.答案(1)6.046.05(2)3(3)48.6解析(1)根據(jù)題意ΔL3=L6-L3=6.04cm;壓縮量的平均值=6.05cm。(2)根據(jù)題意上述是管中增加3個(gè)鋼球時(shí)產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量。(3)根據(jù)胡克定律,彈簧的勁度系數(shù)k==48.6N/m。4.答案(1)BD(2)2.40(3)將圖中各點(diǎn)用平滑曲線連接,如答案圖所示。在托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量M的情況下,合力一定時(shí),小車和車內(nèi)沙子的加速度a與質(zhì)量M成反比解析(1)應(yīng)先接通電源再釋放小車,A錯(cuò)誤;調(diào)整定滑輪使細(xì)線與長木板平行,以保證小車在運(yùn)動(dòng)過程中合力不變,B正確;平衡摩擦力時(shí)必須連接紙帶,C錯(cuò)誤;平衡摩擦力時(shí)必須移去托盤和砝碼,用小車重力分力來平衡摩擦力,D正確。(2)小車的加速度a==2.40m/s2。(3)將圖中各點(diǎn)用平滑曲線連接,如答案圖所示。由圖象可以看出,在托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量M的情況下,合力一定時(shí),小車和車內(nèi)沙子的加速度a與質(zhì)量M成反比。5.答案(1)0.980(2)0.588(3)如圖所示0.400解析(1)ΔEp=4mgh=4×50×10-3×9.8×0.5J=0.980J。(2)ΔE=ΔEp-ΔEk=0.980J-0.392J=0.588J。(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖即可;由題意可知,滑塊和木板之間的摩擦力做功即為系統(tǒng)損失的機(jī)械能,則有μMgl=ΔE,根據(jù)圖象得μ=0.400。6.答案(1)BC(2)AC(3)F0h=l(F-F0)解析(1)如果用彈簧測力計(jì)代替力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),由于細(xì)線不斷擺動(dòng),不方便進(jìn)行讀數(shù)與記錄,A錯(cuò)誤;細(xì)線要選擇伸縮性小的,避免擺長發(fā)生