2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)-實(shí)驗(yàn)題專項(xiàng)練2-力學(xué)實(shí)驗(yàn)

2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)題專項(xiàng)練2力學(xué)實(shí)驗(yàn)2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)題專項(xiàng)練2力學(xué)實(shí)驗(yàn)PAGE4-2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)題專項(xiàng)練2力學(xué)實(shí)驗(yàn)2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)題專項(xiàng)練2力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)昙墸盒彰簩?shí)驗(yàn)題專項(xiàng)練2力學(xué)實(shí)驗(yàn)1．某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動。(1)實(shí)驗(yàn)中必要的措施是________。A．細(xì)線必須與長木板平行B．先接通電源再釋放小車C．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量D．平衡小車與長木板間的摩擦力(2)他實(shí)驗(yàn)時將打點(diǎn)計(jì)時器接到頻率為50Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示(每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)，圖中未畫出)。s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm，則小車的加速度a＝________m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點(diǎn)計(jì)時器在打B點(diǎn)時小車的速度vB＝________m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)為了讓小車做勻加速直線運(yùn)動，應(yīng)使小車受力恒定，故應(yīng)將細(xì)線與木板保持水平，同時為了打點(diǎn)穩(wěn)定，應(yīng)先接通電源再釋放小車，故A、B正確；本實(shí)驗(yàn)中只是研究勻變速直線運(yùn)動，故不需要讓小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，只要能讓小車做勻加速運(yùn)動即可，故C錯誤；由C的分析可知，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力，故D錯誤。(2)每兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)沒有畫出，故兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T＝5×0.02s＝0.1s，根據(jù)逐差法可知，物體的加速度a＝eq\f(（s4＋s5＋s6）－（s1＋s2＋s3）,9T2)＝eq\f(（5.97＋6.78＋7.64）－（3.59＋4.41＋5.19）,9×0.01)×10－2m/s2＝0.80m/s2，打B點(diǎn)時小車的速度等于小車在AC段的平均速度，則vB＝eq\f(s1＋s2,2T)＝eq\f(0.0359＋0.0441,0.1×2)m/s＝0.40m/s。答案：(1)AB(2)0.800.402．(1)光電門兩側(cè)的光電孔內(nèi)分別安裝了紅外線的發(fā)光管和接收管，當(dāng)擋光片經(jīng)過光電門時，記下光電門擋光時間Δt。若擋光片的寬度為d，則擋光片經(jīng)過光電門的平均速度為__________，這個速度可以被看作瞬時速度的條件是_______________________________。(2)在“用DIS研究機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，光電門用來測量擺錘經(jīng)過不同位置的瞬時速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示。①關(guān)于在這個實(shí)驗(yàn)中光電門的使用，下列說法正確的是________。A．調(diào)節(jié)擺線長，使擺錘擺動時擺線能通過光電孔B．測量中，光電門始終固定在某個確定的位置C．?dāng)[錘釋放器的位置要隨光電門的位置變化而作相應(yīng)的調(diào)整D．每次改變光電門的位置，要用測平器使光電門的光電孔與所測點(diǎn)位于同一水平線②在某次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，作出的擺錘在下擺過程中動能、重力勢能隨高度h變化的圖像如圖(b)所示，則其中________(選填“Ⅰ”或“Ⅱ”)是擺錘動能隨高度h變化的圖線，該圖線斜率大小等于________。解析：(1)擋光片經(jīng)過光電門的平均速度為eq\f(d,Δt)，這個速度可以被看作瞬時速度的條件是時間足夠短，即擋光片的寬度足夠小。(2)①擺線長應(yīng)調(diào)整到使擺錘在擺動時能通過光電孔，故A錯誤；測量中，光電門不一定固定在某個確定的位置，在適當(dāng)位置即可，故B錯誤；擺錘釋放器的位置不需要隨光電門位置的變化而作相應(yīng)的調(diào)整，故C錯誤；每次改變光電門的位置，要用測平器使光電門的光電孔與所測點(diǎn)位于同一水平線，故D正確。②擺錘動能隨高度h的增大而減小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故動能隨高度h變化的圖線是Ⅰ，由機(jī)械能守恒定律得ΔEk＝mgΔh，故圖像斜率大小代表擺錘重力。答案：(1)eq\f(d,Δt)擋光片的寬度足夠小(2)①D②Ⅰ擺錘的重力3．2019年9月，我國成功完成了76km/h高速列車實(shí)車對撞實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著我國高速列車被動安全技術(shù)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。某學(xué)習(xí)小組受此啟發(fā)，設(shè)計(jì)了如下碰撞實(shí)驗(yàn)，探究其中的能量損耗問題，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了質(zhì)量分別為0.20kg、0.20kg、0.40kg的滑塊A、B、C，滑塊A右側(cè)帶有自動鎖扣，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時器(圖中未畫出)的紙帶相連，滑塊B、C左側(cè)均帶有自動鎖扣，打點(diǎn)計(jì)時器的電源頻率f＝50Hz。調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置后，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置A、B兩個滑塊，啟動打點(diǎn)計(jì)時器，使滑塊A以某一速度與靜止的滑塊B相碰并黏合在一起運(yùn)動，紙帶記錄的數(shù)據(jù)如圖乙所示；用滑塊C替代滑塊B，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，紙帶數(shù)據(jù)如圖丙所示。根據(jù)紙帶記錄的數(shù)據(jù)，滑塊A與B碰撞過程系統(tǒng)損失的動能為________J，滑塊A與C碰撞過程系統(tǒng)損失的動能為________J。(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，被碰物體質(zhì)量增大，系統(tǒng)損失的動能________(選填“增大”“減小”或“不變”)。解析：根據(jù)題圖乙、題圖丙紙帶可得滑塊A在碰撞前的速度為vA＝eq\f(6.00,0.02)cm/s＝3.0m/s，根據(jù)圖乙紙帶可知滑塊A與滑塊B黏合后的速度vAB＝eq\f(3.00,0.02)cm/s＝1.5m/s，根據(jù)圖丙紙帶可知滑塊A與滑塊C黏合后的速度vAC＝eq\f(2.00,0.02)cm/s＝1.0m/s，則滑塊A與B碰撞過程系統(tǒng)損失動能為eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)(mA＋mB)veq\o\al(2,AB)＝0.45J，滑塊A與C碰撞過程系統(tǒng)損失動能為eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)(mA＋mC)veq\o\al(2,AC)＝0.60J。由實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果可知，被碰物體質(zhì)量越大，系統(tǒng)損失的動能越大。答案：0.450.60增大4．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的裝置來研究機(jī)械能是否守恒。輕質(zhì)細(xì)線的上端固定在O點(diǎn)，下端連接圓柱形的擺錘P，在擺錘擺動的路徑上，固定了四個光電門A、B、C、D。實(shí)驗(yàn)時，分別測出四個光電門到懸點(diǎn)O的高度差h，從某一高度釋放擺錘，利用光電門測出擺錘經(jīng)過四個光電門的速度。重力加速度為g。(1)利用光電門測量速度時，可以測量擺錘的直徑作為________________。若擺錘直徑的測量值比實(shí)際值偏小，則擺錘動能的測量值比實(shí)際值________________。(2)該同學(xué)認(rèn)為：測得擺錘的質(zhì)量為m，可由公式Ep＝－mgh計(jì)算出擺錘在A、B、C、D四個位置的重力勢能。他這樣計(jì)算重力勢能的依據(jù)是_________________________________________________________________________________________________________________。(3)另一同學(xué)在得到擺錘經(jīng)過四個光電門的速度v和光電門距離懸點(diǎn)O的高度差h后，作出如圖(b)所示的v2-h圖線。若擺動過程中機(jī)械能守恒，則該直線的斜率為________。決定圖線與縱軸交點(diǎn)位置的因素有_____________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)利用光電門測量速度時，v＝eq\f(d,t)，則可以測量擺錘的直徑作為擋光片寬度。若擺錘直徑的測量值比實(shí)際值偏小，則測得的擺錘的速度偏小，則擺錘動能的測量值比實(shí)際值偏小。(2)該同學(xué)認(rèn)為：測得擺錘的質(zhì)量為m，可由公式Ep＝－mgh計(jì)算出擺錘在A、B、C、D四個位置的重力勢能。他這樣計(jì)算重力勢能的依據(jù)是選取經(jīng)過O點(diǎn)的水平面為零勢能面。(3)選取經(jīng)過O點(diǎn)的水平面為零勢能面，設(shè)擺錘釋放位置距離懸點(diǎn)O的高度為H，初速度為v0，則eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mgH＝eq\f(1,2)mv2－mgh，則v2＝2gh＋(veq\o\al(2,0)－2gH)，則v2-h圖線的斜率為k＝2g，圖線與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為(veq\o\al(2,0)－2gH)，則決定圖線與縱軸交點(diǎn)位置的因素為擺錘釋放位置距離懸點(diǎn)