2019高考物理題分類匯編09力學(xué)實驗解析版

2019高考物理題分類匯編09力學(xué)實驗解析版【2019年全國Ⅰ】某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究。物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出。在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是______點。在打出C點時物塊的速度大小為______m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為______m/s2(保留2位有效數(shù)字)【答案】A

0.233

0.75【解析】解：物塊加速下滑，速度越來越大，在相等時間內(nèi)物塊的位移越來越大，剛開始時在相等時間內(nèi)的位移較小，由圖示紙帶可知，打點計時器最先打出的點是A點；

每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為：t=0.02×5=0.1s，

打出C點時的速度大小為：vC=BD2t=(5.85-1.20)×10-22×0.1≈0.233m/s；

勻變速直線運動的推論△x=at2可知，加速度為：a=CD-AB+DE-BC4t22.【2019年全國Ⅱ】如圖(a)，某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50Hz的交流電源、紙帶等?；卮鹣铝袉栴}：

(1)鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=______(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)。

(2)某次實驗時，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ=30°.接通電源，開啟打點計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點跡清晰的一條紙帶，如圖(b)所示。圖中的點為計數(shù)點(每兩個相鄰的計數(shù)點間還有4個點未畫出)。重力加速度為9.80m/s2.可以計算出鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為______(結(jié)果保留2【答案】gsinθ-a【解析】解：(1)由牛頓第二定律可得：

mgsinθ-μmgcosθ=ma

μ=gsinθ-agcosθ，

(2)每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點，說明相鄰的計數(shù)點時間間隔為0.1s。

利用勻變速直線運動的推論△x=at2，即逐差法可以求物體的加速度大?。篴=(0.7639-0.3183)-(0.3183-0.05)(3×0.1)2=1.97m/s2，

代入μ=gsinθ-agcosθ得鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.35。

故答案為：gsinA.米尺B.秒表C.光電門D.天平

?(2)簡述你選擇的器材在本實驗中的使用方法。答：_______________________________________________(3)實驗中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，則該地的重力加速度大小為g=___m/s2。(保留2位有效數(shù)字【答案】A

將米尺豎直放置，使小球下落時盡量靠近米尺

9.7【解析】解：(1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實驗中還必須使用的器材是米尺，所給器材測量距離，故A正確，BCD錯誤。

故選：A。

(2)選擇的器材在本實驗中的使用方法：將米尺豎直放置，使小球下落時盡量靠近米尺。

(3)根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律得△h=gT2，

該地的重力加速度大小為g=(0.587-0.245)-0.245(0.1)2=9.7m/s2。

故答案為：(1)A；

(2)將米尺豎直放置，使小球下落時盡量靠近米尺；

(3)9.7。

根據(jù)實驗的原理確定需要測量的物理量，從而確定所需的測量器材；根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律得出該地的重力加速度大小。

該題考查了勻變速直線運動規(guī)律以及推論的應(yīng)用，在平時練習(xí)中要加強基本物理規(guī)律的理解與應(yīng)用。

4.(2019年北京)用如圖1所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點。

(1)下列實驗條件必須滿足的有______。

A.斜槽軌道光滑

B.斜槽軌道末段水平

C.擋板高度等間距變化

D.每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球

(2)為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標(biāo)系。

a.取平拋運動的起始點為坐標(biāo)原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的______(選填“最上端”、“最下端”或者“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點；在確定y軸時______(選填“需要”或者“不需要”)y軸與重錘線平行。

b.若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖2所示，在軌跡上取A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則y1y2______13(選填“大于”、“等于”或者“小于”)。可求得鋼球平拋的初速度大小為______(已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，結(jié)果用上述字母表示)。

(3)為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是______。

A.從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡

B.用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡

C.將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡

(4)伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠，在空中飛行的時間都一樣。這實際上揭示了平拋物體______。

A.【答案】BD

球心

需要

大于

xgy2-【解析】解：(1)AB、為了能畫出平拋運動軌跡，首先保證小球做的是平拋運動，所以斜槽軌道不一定要光滑，但必須是水平的。同時要讓小球總是從同一位置釋放，這樣才能找到同一運動軌跡上的幾個點；故A錯誤BD正確；

C、檔板只要能記錄下小球下落在不同高度時的不同的位置即可，不需要等間距變化；故D錯誤；

(2)a、小球在運動中記錄下的是其球心的位置，故拋出點也應(yīng)是小球靜止時靜心的位置；故應(yīng)以球心在白紙上的位置為原點；小球在豎直方向為自由落體運動，故y軸必須保證與重錘線平行；

b、如果A點是拋出點，則在豎直方向上為初速度為零的勻加速直線運動，則AB和BC的豎直間距之比為1：3；但由于A點不是拋出點，故在A點已經(jīng)具有豎直分速度，故豎直間距之比大于1：3；

由于兩段水平距離相等，故時間相等，根據(jù)y2-y1=gt2可知t=y2-?y1g，則初速度v=xt=xgy2-y1；

(3)A.從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡，此方案是可行的；

B.用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡，此方案是可行的；

C.將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，由于鉛筆和紙之間沒有壓力，故不會形成運動軌跡，故C不可行；

故選：C；

(4)伽利略說明了小球由同一高度下落時的等時性，故只能說明小球在豎直方向為自由落體運動，無法說明水平方向上的勻速直線運動和是否機械能守恒；

(5)物體初速度較小時，運動范圍很小，引力可以看作恒力--重力，做平拋運動；隨著物體初速度增大，運動范圍變大，引力不再看作恒力；當(dāng)物體初速度達到第一宇宙速度時，做圓周運動而成為地球衛(wèi)星。

故答案為：(1)BD；(2)a、球心；需要；b、大于；xgy2-y1；(3)AB；(4)B；(5)物體初速度較小時，運動范圍很小，引力可以看作恒力--重力，做平拋運動；隨著物體初速度增大，運動范圍變大，引力不再看作恒力；當(dāng)物體初速度達到第一宇宙速度時，做圓周運動而成為地球衛(wèi)星。

(1)根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟。

(2)明確實驗原理，知道應(yīng)記錄球心位置；根據(jù)位移時間公式求出拋出到A、B兩點的時間，從而得出時間差，結(jié)合水平位移求出平拋運動的初速度；

(3)根據(jù)實驗中給否準(zhǔn)確記錄下小球的軌跡進行分析，從而確定能否可行；

(4)根據(jù)伽利略說明的現(xiàn)象明確其能說明的問題；

(5)根據(jù)地球的特點、人造衛(wèi)星的性質(zhì)以及平拋運動的性質(zhì)進行分析，從而明確由平拋變成圓周運動的原因。

解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及注意事項，知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結(jié)合運動學(xué)公式靈活求解；明確地球是球形，只有在水平速度較小高度較小時，地面可視為水平，此種情況下可以視為小球做平拋運動。

5.【2019年江蘇卷】某興趣小組用如圖1所示的裝置驗證動能定理。

(1)有兩種工作頻率均為50Hz的打點計時器供實驗選用：

A.電磁打點計時器

B.電火花打點計時器

為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應(yīng)選擇______(選填“A”或“B”)。

(2)保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點計時器的限位孔。實驗中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運動。同學(xué)甲認為此時摩擦力的影響已得到消除。同學(xué)乙認為還應(yīng)從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運動?？捶ㄕ_的同學(xué)是______(選填“甲”或“乙”)。

(3)消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼。接通打點計時器電源，松開小車，小車運動。紙帶被打出一系列點，其中的一段如圖2所示。圖中紙帶按實際尺寸畫出，紙帶上A點的速度vA=______m/s?！敬鸢浮緽

乙

0.31

遠大于【解析】解：(1)電磁打點計時器是通過機械振動打點的，而電火花打點計時器是通過電火花來打點，用電火花打點計時器能使紙帶在運動時受到的阻力較小，所以應(yīng)選擇B；

(2)同學(xué)乙的做法正確。只有讓小車做勻速直線運動才能夠判斷摩擦力和沙子和盤的重力大小相等，才能夠消除摩擦力的影響。對于甲同學(xué)，小車開始運動時，沙子和盤的重力等于最大靜摩擦力，而最大靜摩擦力要略大于滑動摩擦力；

(3)打點周