2023年屆高考物理一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)精講與2023年高考題?？碱}訓(xùn)練專題54源于實(shí)際情景實(shí)驗(yàn)

2023高考一輪學(xué)問點(diǎn)精講和最高考題模擬題同步訓(xùn)練第十章力學(xué)創(chuàng)試驗(yàn)53源于實(shí)際情景試驗(yàn)第一局部學(xué)問點(diǎn)精講【熱點(diǎn)解讀】我們探究的對(duì)象，也可以成為高考試驗(yàn)命題的素材。6510651044分，神舟十四號(hào)飛船搭載航天員陳冬、劉洋和蔡旭哲，成功系列科學(xué)試驗(yàn)，可能成為高考命題素材。【命題角度】系列科學(xué)試驗(yàn)，可能成為高考命題素材?！久}角度】夠得出什么結(jié)論？同一電動(dòng)車撐遮陽傘和不撐遮陽傘的最大速度一樣嗎？為什么？等器材測(cè)量物體質(zhì)量等。等器材測(cè)量物體質(zhì)量等。．1〔2023山東物理〕在天宮課堂中、我國(guó)航天員演示了利用牛頓其次定律測(cè)量物體質(zhì)量的試驗(yàn)。受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測(cè)物體等器材設(shè)計(jì)了測(cè)量物體質(zhì)量的試驗(yàn)，如圖甲所示。主要步驟如下：①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；O點(diǎn)。A點(diǎn)到O5.00cmA點(diǎn)，由靜止釋放并開頭計(jì)時(shí)；答復(fù)以下問題〔結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字〕：④計(jì)算機(jī)采集獵取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力Fat答復(fù)以下問題〔結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字〕：彈簧的勁度系數(shù)為 N/m。該同學(xué)從圖乙中提取某些時(shí)刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為 kg。該同學(xué)在滑塊上增加待測(cè)物體重復(fù)上述試驗(yàn)步驟在圖丙中畫出的a—F圖像Ⅱ，則待測(cè)物體的質(zhì)量為 kg?！久麕熃馕觥坑深}知，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)滑塊左端位于O點(diǎn)，AO5.00cm。拉動(dòng)滑塊AF—t圖有x=5.00cm，F(xiàn)=0.610NF=kxk≈12N/mF=maa—F圖像的斜率等于滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量的倒數(shù)，依據(jù)圖丙中I，則有130m0.6

kg-1

5kg-1m=0.20kg滑塊上增加待測(cè)物體，同理，依據(jù)圖丙中II，則有1 1.50m

0.5

kg-1

3kg-1解得滑塊、待測(cè)物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為m′=0.33kgm′=m+△m得待測(cè)物體的質(zhì)量為m=m′-m=0.33kg-0.20kg=0.13kg【參考答案】 ①.12 ②.0.20 ③.0.13【名師點(diǎn)評(píng)】此題涉及到的學(xué)問點(diǎn)主要有：胡克定律、牛頓其次定律【名師點(diǎn)評(píng)】此題涉及到的學(xué)問點(diǎn)主要有：胡克定律、牛頓其次定律要有：氣墊導(dǎo)軌，力傳感器測(cè)量力，加速度傳感器測(cè)量加速度，計(jì)算機(jī)采集獵取數(shù)據(jù)，圖像法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)等?！?〕讓小球從某電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門。2.〔2023·高考廣東物理〕某試驗(yàn)小組為測(cè)量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)〔1〕讓小球從某電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門。用螺旋測(cè)微器測(cè)量小球的直徑示數(shù)如圖10〔b〕所示小球直徑d mm。測(cè)量時(shí)應(yīng) 〔選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球后接通數(shù)字計(jì)時(shí)器”，B為“先接通數(shù)字計(jì)時(shí)器，后釋放小球”〕。記錄小球第一次和其次次通過光電門的遮光時(shí)間和t t和1 2。計(jì)算小球通過光電門的速度，己知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失E 〔用字母m、d t t 表示〕。1和2假設(shè)適當(dāng)調(diào)高光電門的高度，將會(huì) 〔選填“增大”或“減小”〕因空氣阻力引起的測(cè)量誤差。md21 1【參考答案】〔2〕7.885mm 〔3〕B 〔4〕

增大【名師解析】

2 t2 t21 2(2)依據(jù)螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)章，小球直徑d=7.5mm+0.385mm=7.885mm1 2 1次通過光電門的速度v1=d/t2次通過光電門的速度v=d/t1 2 1 1 md211材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失△E= mv2- mv2= 。2 1 2 2 2 t2 t21 2假設(shè)適當(dāng)調(diào)高光電門高度，將會(huì)增大因空氣阻力引起的測(cè)量誤差。誤差分析等?！久麕燑c(diǎn)評(píng)】此題涉及到的學(xué)問點(diǎn)主要有：自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能、速度、碰撞損失的機(jī)械能。涉及到的試驗(yàn)學(xué)問主要有：光電門和數(shù)字計(jì)數(shù)器，螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)章，誤差分析等。3．〔2023高考課程I卷山東卷〕某乒乓球愛好者，利用手機(jī)爭(zhēng)論乒乓球與球臺(tái)碰撞過程中能量損失的狀況。試驗(yàn)步驟如下：①固定好手機(jī)，翻開錄音功能；②從確定高度由靜止釋放乒乓球；依據(jù)聲音圖像記錄的碰撞次序及相應(yīng)碰撞時(shí)刻，如下表所示。③手機(jī)記錄下乒乓球與臺(tái)面碰撞的聲音，其隨時(shí)間〔單位：s〕的變化圖像如以下圖。依據(jù)聲音圖像記錄的碰撞次序及相應(yīng)碰撞時(shí)刻，如下表所示。碰撞次序1234567碰撞時(shí)刻〔s〕1.121.582.002.402.783.143.47依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，答復(fù)以下問題：利用碰撞時(shí)間間隔，計(jì)算出第3次碰撞后乒乓球的彈起高度為 m〔保存2位有效數(shù)字，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2〕。設(shè)碰撞后彈起瞬間與該次碰撞前瞬間速度大小的比值為k，則每次碰撞損失的動(dòng)能為碰撞前動(dòng)能的 〔用k表示第3次碰撞過程中k= 〔保存2位有效數(shù)字。由于存在空氣阻力，第〔1〕問中計(jì)算的彈起高度 〔填“高于”或“低于”〕實(shí)際彈起高度。【參考答案】．〔1〕0.20 〔2〕1-k2，0.95 〔3〕高于【名師解析】〔1〕34次碰撞的時(shí)間間隔為△t=2.40s-2.00s=0.40s3次碰撞后乒乓球的彈起高度為h=

1 1g〔△t〕2=0.20m?！?〕v，2 2碰撞后彈起瞬間的速度大小為kv，每次碰撞損失的動(dòng)能為△E=

1mv2- mkv2，碰撞前1k 2 211 2 E動(dòng)能為E= mv，則每次碰撞損失的動(dòng)能為碰撞前動(dòng)能的比值為k 2

Ek=1-k2，即每次碰撞k3損失的動(dòng)能為碰撞前動(dòng)能的1-k2倍。第2次碰撞與第3△t23=t-312s1.58s=0.423次碰撞前的速度〔2△233次碰撞后的速度3’=g1 v” 2.0〔△t〕=2.0m/s，第3次碰撞過程中k= 3 = =0.95.2 v 2.13〔3〕由于存在空氣阻力，第〔1〕問中計(jì)算的彈起高度高于實(shí)際彈起高度。地面后乒乓球的彈起高度，涉及到的學(xué)問點(diǎn)主要有：自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能、速度、碰撞損失的機(jī)械能。涉及到的試驗(yàn)學(xué)問主要有：圖像中獲得數(shù)據(jù)、誤差分析等。(2)爭(zhēng)論小組的同學(xué)猜測(cè):F可能與風(fēng)速大小v和球半徑r1，〔2023湖南名校聯(lián)考〕某爭(zhēng)論性試驗(yàn)小組為探究航天器球形返回艙穿過大氣層時(shí)所受空氣阻力(風(fēng)力)的影響因素，進(jìn)展了模擬試驗(yàn)爭(zhēng)論。如圖為測(cè)定風(fēng)力的實(shí)驗(yàn)裝置圖。其中CD是一段水平放置的長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑均勻電阻絲電阻絲阻值較大;一質(zhì)量和電阻均不計(jì)的瘦長(zhǎng)裸金屬絲一端固定于O點(diǎn)另一端懸掛小球P，無風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲豎直恰與電阻絲在C點(diǎn)接觸，OC=H;有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏離豎直方向，與電阻絲相交于某一點(diǎn)(如圖中虛線所示細(xì)金屬絲與電阻絲始終保持良好的導(dǎo)電接觸)。(1)電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，抱負(fù)電壓表兩接線柱分別與O點(diǎn)和C點(diǎn)相連，球P的質(zhì)量為m，重力加速度為g，由此可推得風(fēng)力大小F(2)爭(zhēng)論小組的同學(xué)猜測(cè):F可能與風(fēng)速大小v和球半徑r【參考答案】〔1〕F=mgULEH〔2〕F=kvr這兩個(gè)因數(shù)有關(guān)，于是他們進(jìn)展了試驗(yàn)后獲得了如下數(shù)據(jù):(下表中風(fēng)速v的單位為m/s，電壓U的單位為V，球半徑r的單位為m)依據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小v和球半徑r的關(guān)系是【參考答案】〔1〕F=mgULEH〔2〕F=kvr〔1〕對(duì)小球受力分析，F(xiàn)=mgtanθ，tanθ=x/H，設(shè)電阻絲單位長(zhǎng)度電阻為r，mgULE=ILr，U=Ixr，聯(lián)立解得：F=EHmgUL〔2〕F=

可知，F(xiàn)U成正比。依據(jù)表格中數(shù)據(jù)分析可得Uv成正比。由EH圖中數(shù)據(jù)可知，U與r2成反比，由于球質(zhì)量與體積成正比，體積與半徑的立方成正比，由mgULF= 可知，F(xiàn)r成正比，所以風(fēng)力大小FvrF=kvr。EH2.2.〔2023山東淄博質(zhì)檢某同學(xué)用頻閃攝影的方式拍攝了把手指上的水滴甲，甲，A、BC01O以O(shè)為圓心做半徑為rO2113以以O(shè)為圓心做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)，到接近B的最終時(shí)刻，指尖P以腕關(guān)節(jié)O為圓心做223半徑為半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)?！?〕測(cè)得A、B26cm25Hz，3則指尖在則指尖在A、B間運(yùn)動(dòng)的平均速度v為m/s，粗略認(rèn)為這就是甩手動(dòng)作最終階段指尖作圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。作圓周運(yùn)動(dòng)的線速度?！?〕指尖通過B點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小為a=〔結(jié)果保存三位有效數(shù)字〕?！?〕用這種方式可以使指尖的水滴產(chǎn)生巨大的向心加速度，其緣由是：?！緟⒖即鸢浮俊?〕6.5〔2〕264〔3〕可獲得較大的線速度且半徑很小。【名師解析】〔1〕f=25Hz【參考答案】〔1〕6.5〔2〕264〔3〕可獲得較大的線速度且半徑很小。之間運(yùn)動(dòng)的平均速度大小v=s/T=6.5m/s。指尖通過Ba=v2/r3=264m/s2。2.〔2023陜西西安名校聯(lián)考2.〔2023陜西西安名校聯(lián)考〕由于空間站處于完全失重狀態(tài)，不能利用天公正儀器測(cè)量質(zhì)量，為此某同學(xué)為空間站設(shè)計(jì)了如以下圖〔a〕的試驗(yàn)裝置，用來測(cè)量小球質(zhì)量。圖中彈簧B處裝有光電門，可以測(cè)量出小球經(jīng)過光電門的時(shí)間。該同學(xué)設(shè)計(jì)的主要試驗(yàn)步驟如下：〔ⅰ〕d〔ⅱ〕將彈簧固定在檔板上〔?！承∏蚺c彈簧接觸并壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x〔ⅳ〕由靜止釋放小球，測(cè)量小球離開彈簧后經(jīng)過光電門的時(shí)間t，計(jì)算出小球離開彈簧的v〔ⅴ〕轉(zhuǎn)變彈簧的壓縮量，重復(fù)步驟〔?！?、〔ⅳ〕屢次〔ⅵ〕分析數(shù)據(jù)，得出小球的質(zhì)量該同學(xué)在地面上進(jìn)展了上述試驗(yàn)，請(qǐng)答復(fù)以下問題步驟〔ⅰ〕中游標(biāo)卡尺示數(shù)狀況如圖〔b〕所示，小球的直徑d= cm；某一次步驟〔?！持袦y(cè)得彈簧的壓縮量為1cm，對(duì)應(yīng)步驟〔ⅳ〕中測(cè)得小球通過光電門的時(shí)間為7.50ms，則此次小球離開彈簧的速度v= m/s；依據(jù)試驗(yàn)得到的彈簧的形變xv在圖〔c〕中描出了對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，請(qǐng)將〔2〕v-x圖象。P〔4〕試驗(yàn)所用彈簧的彈性勢(shì)能E與彈簧形變量x2之間的關(guān)系如圖〔d〕所示，試驗(yàn)測(cè)得小球的質(zhì)量為 kg。P【參考答案】〔1〕1.50；〔2〕2；〔3〕圖象如以下圖；〔4〕0.05。【名師解析】由圖〔b〕所示游標(biāo)卡尺可知，其示數(shù)為：15mm+0×0.1mm=15.0mm=1.50cm由圖〔b〕所示游標(biāo)卡尺可知，其示數(shù)為：15mm+0×0.1mm=15.0mm=1.50cm。小球離開彈簧后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，小球離開彈簧時(shí)的速度：v= ==2m/s；〔3〕依據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如以下圖：〔4〕由圖示圖象可知：x=1cm時(shí)，即：x2=1×10-4m2時(shí)，EP=0.1J，由題意可知，x=1cm時(shí)，v=2m/s，由能量守恒定律可知：EP=代入數(shù)據(jù)解得：m=0.05kg；，小球的直徑與小球經(jīng)過光電門時(shí)的時(shí)間，應(yīng)用速度公式可以求出小球的速度。依據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象。依據(jù)能量守恒定律求出小球的質(zhì)量。合彈性勢(shì)能的表達(dá)式進(jìn)展求解。3.在爭(zhēng)論球形固體顆粒在水中豎直勻速下沉的速度與哪些因素有關(guān)的試驗(yàn)中數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中〔水的密度為ρ0=1.0×103kg/m3〕次序固體顆粒的半徑固體顆粒的密度勻速下沉的速度r/〔×10-3〕mρ/〔×103kg?m-3〕v/〔m?s-1〕10.502.00.5521.002.02.2031.502.04.9540.503.01.1051.003.04.4060.504.01.6571.004.06.60依據(jù)以上1、2、3組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知球形固體顆粒在水中勻速下沉的速度v與固體顆粒的半徑r的關(guān)系：v與 〔填“r”或“r2”〕成正比。依據(jù)以上1、4、6組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知球形固體顆粒在水中勻速下沉的速度v與水的密度ρ0、固體的密度ρ的關(guān)系：v與 〔填“ρ”或“ρ-ρ0”〕成正比。綜合以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)球形固體顆粒在水中勻速下沉的速度與水的密度、固體的密度、固體顆粒的半徑的關(guān)系表達(dá)式v= ，比例系數(shù)可用k表示【參考答案〔1〕r2；〔2〕〔ρ-ρ〕；〔3〕kr2〔ρ-ρ〕。0 0【名師解析】〔1〕1、2、3的半徑rv設(shè)球形固體顆粒的半徑為r，密度為ρ，在水中勻速下降的速度為v。由把握變量法簡(jiǎn)潔得出：當(dāng)ρ，v∝r2。1、4、6可知，當(dāng)r確定時(shí)，在每個(gè)ρ值后都減去水的密度ρ0的數(shù)值與vv∝〔ρ-ρ〕0則：v∝r2〔ρ-ρ〕。0依據(jù)以上的分析可知：v∝r2，v∝r2〔ρ-ρ〕，所以有：v=kr2〔ρ-ρ〕。0 04.〔2023AmO處，桿由水平位置靜止A經(jīng)過該位置時(shí)的瞬時(shí)速度v，并登記該Oh。A〔1〕該同學(xué)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)得長(zhǎng)直桿的橫截面的直徑如圖為 mm。A〔2〕調(diào)整hv，數(shù)據(jù)如下表。為vAh的關(guān)系，請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)目v坐標(biāo)并畫出圖象。A組次123456h/m0.050.100.150.200.250.30/〔m?s〕vA -11.231.732.122.462.743.00Av-1/〔s?m-1〕0.81 0.58 0.47 0.41 0.36 0.33AAv2/〔m2?s-2〕1.50 3.00 4.50 6.05 7.51 9.00AK 當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取10m/s2，不計(jì)一切摩擦。請(qǐng)依據(jù)能量守恒規(guī)律并結(jié)合你找出的函數(shù)關(guān)系式，寫出此桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能的表達(dá)式E= 〔請(qǐng)用數(shù)字、質(zhì)量m、速度vK 為了減小空氣阻力對(duì)試驗(yàn)的影響，請(qǐng)?zhí)岢鲆粭l可行性措施 。【參考答案】〔1〕7.25；〔2〕如圖；〔3〕 ；〔4〕選擇密度較大的直桿〔或選擇直徑較小的直桿〕【名師解析】游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為7mm，游標(biāo)尺上第5條刻度線和主尺上某一刻度線對(duì)齊，所以5×0.05mm=0.25mm，所以最終讀數(shù)為：7mm+0.25mm=7.25mm。用描點(diǎn)法做出桿的速度的平方與下降的高度之間的圖象如圖；設(shè)桿長(zhǎng)L，桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為：ω= ；在桿上取△x長(zhǎng)度微元，設(shè)其離O點(diǎn)間距為x，其動(dòng)能為：? ?〔?x〕2；積分得到：EK= ? ?〔?x〕2= ；為了減小空氣阻力對(duì)試驗(yàn)的影響，選擇密度較大的直桿或選擇直徑較小的直桿。5.(6分