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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 模塊復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)題18分練（2） 1.(10分)根據(jù)要求，完成“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)。 (1)如圖1甲所示，把白紙固定在木板上后，再把木板豎立在桌面上，用圖釘把橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端B連有兩條輕繩，跨過(guò)定滑輪后各拴一細(xì)繩套，分別掛上3個(gè)鉤碼和4個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼重1 N)，調(diào)整滑輪的位置，穩(wěn)定后結(jié)點(diǎn)B位于O處，記下________和兩條輕繩的方向，取下滑輪及鉤碼。 圖1 (2)如圖乙所示，取某單位長(zhǎng)度表示1 N，用力的圖示作出兩條輕繩的拉力F1和F2；再用一個(gè)彈簧秤把結(jié)點(diǎn)也拉至O處，記下彈簧秤的讀數(shù)F′＝________N，取下彈簧秤。 (3)

2、在圖丙中作出F1和F2的合力F及拉力F′的圖示。 (4)對(duì)比F和F′的大小和方向，發(fā)現(xiàn)它們不是完全一致的，其可能的原因是_____________________________________________________(填一個(gè)原因)。 解析　(1)為使兩次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的效果相同，那么兩次拉橡皮筋，橡皮筋的伸長(zhǎng)量應(yīng)相等，為達(dá)到這一目的，開(kāi)始拉橡皮筋拉到某一位置O時(shí)，要記錄這一位置，只要第二次將橡皮筋拉到同一位置即可。 (2)彈簧秤的讀數(shù)為5.0 N。 (3)測(cè)量值與理論值是存在誤差的，因此圖中的測(cè)量值F′與理論值F是不重合的。所作的圖示如圖所示。 (4)本實(shí)驗(yàn)中的誤差來(lái)源主要有測(cè)量

3、誤差；作圖誤差；彈簧秤自身重力的影響；滑輪與輕繩之間摩擦力的影響等。 答案　(1)O的位置(2分)　(2)5.0(2分)　(3)見(jiàn)解析(3分)　(4)測(cè)量存在誤差；作圖不準(zhǔn)；彈簧秤自身存在重力；滑輪與輕繩之間有摩擦等(寫出一個(gè)即可)(3分) 2.(10分)現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)合外力一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與其質(zhì)量成反比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面(如圖2甲所示)、小車(假設(shè)小車的質(zhì)量為M，未具體測(cè)出)、計(jì)時(shí)器、米尺、彈簧秤，還有鉤碼若干。實(shí)驗(yàn)步驟如下(不考慮摩擦力的影響，重力加速度為g)，完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中所缺的內(nèi)容： 圖2 (1)按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材。 (2)

4、用彈簧秤沿斜面向上拉小車保持靜止，測(cè)出此時(shí)的拉力F。 (3)讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開(kāi)始下滑到斜面底端A2，記下所用的時(shí)間t，用米尺測(cè)量A1與A2之間的距離s，從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度得小車的加速度a＝________。 (4)已知A1與A2之間的距離s，實(shí)驗(yàn)時(shí)在小車中加鉤碼，所加鉤碼總質(zhì)量為m，要保持小車與鉤碼的合外力F不變，可采用如下方法：用彈簧秤沿著斜面拉著小車，將斜面的________，直到彈簧秤的讀數(shù)為_(kāi)_______為止。 (5)多次增加鉤碼，然后重復(fù)步驟(4)。在小車與鉤碼的合外力保持不變的情況下，利用(3)和(4)的測(cè)量和計(jì)算結(jié)果，可得鉤碼總質(zhì)量m與小車從A1到A2時(shí)間t的

5、關(guān)系式為m＝________。 (6)利用實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的m－t2圖象，若該圖象的斜率為k，圖象在縱軸上截距的絕對(duì)值為b，那么根據(jù)該圖象求得小車的質(zhì)量M＝________，小車所受的合外力大小為F＝________。(用k、b和s表示，用其他物理量表示均不給分) 解析　(3)由初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移公式有s＝at2，故加速度為a＝。 (4)由平衡條件得F＝，可見(jiàn)在小車中增加鉤碼的同時(shí)為保持小車所受的合外力不變，應(yīng)調(diào)整斜面的高度，將斜面的高度降低，直到彈簧秤的讀數(shù)為F為止。 (5)由牛頓第二定律有F＝(m＋M)a＝(m＋M)， 即m＝·t2－M。 (6)由

6、m＝·t2－M可知，圖象在縱軸上截距的絕對(duì)值表示小車的質(zhì)量，因此小車的質(zhì)量為M＝b。圖象的斜率為k＝，故小車所受的合外力為F＝2sk。 答案　(3)(2分)　(4)高度適當(dāng)降低(1分)　F(1分)　(5)－M(2分)　(6)b(2分)　2sk(2分)　 3.(10分)(xx·鹽城市高三第三次模擬)為測(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，將木板傾斜，木塊以不同的初速度沿木板向上滑到最高點(diǎn)后再返回，用光電門測(cè)量木塊來(lái)回的速度，用刻度尺測(cè)量從光電門向上運(yùn)動(dòng)的最大距離。為確定木塊向上運(yùn)動(dòng)的最大高度，讓木塊推動(dòng)輕質(zhì)卡到最高點(diǎn)，記錄這個(gè)位置，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。 圖3 (1)本實(shí)驗(yàn)中，下列操作合理的是

7、________。 A.遮光條的寬度應(yīng)盡量小些 B.實(shí)驗(yàn)前將輕質(zhì)卡置于光電門附近 C.為了實(shí)驗(yàn)成功，木板的傾角必須大于某一值 D.光電門與輕質(zhì)卡所能達(dá)到的最高點(diǎn)間的距離即為木塊向上運(yùn)動(dòng)的最大距離 (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量遮光條的寬度，如圖4所示讀數(shù)為_(kāi)_______mm。 圖4　　　　　　　　　　　　圖5 (3)改變木塊的初速度，測(cè)量出它向上運(yùn)動(dòng)的最大距離與木塊來(lái)回經(jīng)過(guò)光電門時(shí)速度的平方差，結(jié)果如下表所示，試在圖5坐標(biāo)紙上作出Δv2－t的圖象。經(jīng)測(cè)量木板傾角的余弦值為0.6，重力加速度取g＝9.80 m/s2，則木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_______(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

8、。 序號(hào) 1 2 3 4 5 x/m 16.0 36.0 60.0 70.0 88.0 Δv2/(m2·s－2) 0.04 0.09 0.15 0.19 0.22 (4)由于輕質(zhì)卡的影響，使得測(cè)量的結(jié)果________(填“偏大”或“偏小”)。 解析　(1)遮光條寬度與時(shí)間的比值是木塊的平均速度，可以認(rèn)為是木塊通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度，遮光條寬度越小，平均速度越接近瞬時(shí)速度，實(shí)驗(yàn)誤差越小，因此遮光條的寬度應(yīng)盡量小些，故A正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)輕質(zhì)卡應(yīng)與木塊一起向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)前將輕質(zhì)卡與木塊靠在一起，故B錯(cuò)誤；當(dāng)木板傾角大于某一值時(shí)，木塊重力沿斜面向下的分力大于最大靜

9、摩擦力，木塊到達(dá)最高點(diǎn)后可以反向下滑，否則木塊到達(dá)最高點(diǎn)后將靜止，實(shí)驗(yàn)不能成功，所以為了實(shí)驗(yàn)成功，木塊的傾角必須大于某一值，故C正確；木塊向上運(yùn)動(dòng)的最大距離為光電門與輕質(zhì)卡所能達(dá)到的最高點(diǎn)間的距離，選項(xiàng)D正確。 (2)該螺旋測(cè)微器固定刻度讀數(shù)為3.5 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為20.0×0.01 mm＝0.200 mm，故螺旋測(cè)微器讀數(shù)為3.700 mm。 (3)Δv2－x圖象見(jiàn)答案。對(duì)木塊來(lái)回經(jīng)過(guò)光電門的過(guò)程，由動(dòng)能定理可得－μmgcos θ·2x＝mv2－mv，整理可得v－v2＝Δv2＝4μgcos θ·x，即以速度的平方差Δv2為縱軸，以x為橫軸，則圖象為傾斜直線，斜率為4μgcos θ，

10、由圖象求得斜率為，故有μ＝≈0.011。 (4)由于輕質(zhì)卡阻礙了木塊向上的運(yùn)動(dòng)，故使得μ的測(cè)量值偏大。 答案　(1)ACD(2分)　(2)3.700(2分)　(3)如圖所示(2分)　0.011(2分) (4)偏大(2分) 4.(10分)(xx·江西九江市高三一模)圖6甲所示是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。小圓柱由一根不可伸長(zhǎng)的輕繩拴住，輕繩另一端固定。將輕繩拉至水平后由靜止釋放。在最低點(diǎn)附近放置一組光電門，測(cè)出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間Δt，再用游標(biāo)卡尺測(cè)出小圓柱的直徑d，如圖乙所示，重力加速度為g。則 圖6 (1)小圓柱的直徑d＝________cm。 (2)測(cè)出懸點(diǎn)到圓

11、柱重心的距離l，若等式gl＝________成立，說(shuō)明小圓柱下擺過(guò)程機(jī)械能守恒。 (3)若在懸點(diǎn)O安裝一個(gè)拉力傳感器，測(cè)出繩子上的拉力F，則驗(yàn)證小圓柱做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在最低點(diǎn)向心力的公式還需要測(cè)量的物理量是________(用文字和字母表示)，若等式F＝________成立，則可驗(yàn)證小圓柱做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在最低點(diǎn)向心力的公式。 解析　(1)主尺讀數(shù)為1 cm，游尺讀數(shù)為0.1×2＝0.2 mm，故小圓柱的直徑d＝1.02 cm； (2)小圓柱到達(dá)最低點(diǎn)的速度為v＝，若mgl＝mv2，即gl＝，則說(shuō)明小圓柱體下擺過(guò)程機(jī)械能守恒。 (3)小圓柱體在最低點(diǎn)時(shí)有F－mg＝m，因而只需要測(cè)量出小圓柱體的

12、質(zhì)量，就可知道繩子的拉力F。 答案　(1)1.02 cm(2分)　(2)(3分)　(3)小圓柱的質(zhì)量m(2分)　m＋mg(3分) 5.(10分)某同學(xué)利用如圖7所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，將一端帶滑輪的長(zhǎng)木板放在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)小車通過(guò)輕細(xì)線跨過(guò)定滑輪與鉤碼相連，小車與紙帶相連，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為f＝50 Hz。在保持實(shí)驗(yàn)小車質(zhì)量不變的情況下，放開(kāi)鉤碼，小車加速運(yùn)動(dòng)，處理紙帶得到小車運(yùn)動(dòng)的加速度a；改變鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 圖7 (1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中打出的一條紙帶如圖8所示，在紙帶上便于測(cè)量的地方選取第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)上標(biāo)明A，第六個(gè)點(diǎn)上標(biāo)明B

13、，第十一個(gè)點(diǎn)上標(biāo)明C，第十六個(gè)點(diǎn)上標(biāo)明D，第二十一個(gè)點(diǎn)上標(biāo)明E。測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)已模糊不清，于是測(cè)得AC的長(zhǎng)度為12.30 cm，CD的長(zhǎng)度為6.60 cm，DE的長(zhǎng)度為6.90 cm，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2。 圖8 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，以小車運(yùn)動(dòng)的加速度a為縱軸，鉤碼的質(zhì)量m為橫軸，得到如圖9所示的a－m圖象，已知重力加速度g＝10 m/s2。 圖9 ①由圖象求出實(shí)驗(yàn)小車的質(zhì)量為_(kāi)_______kg； ②平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板與水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)夾角的正切值約為_(kāi)_______。 解析　(1)設(shè)A、B之間的距離為x1，B、C之間的距離為x2，C、D之間的

14、距離為x3，D、E之間的距離為x4，由Δx＝aT2得x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2，所以小車的加速度a＝(a1＋a2)＝＝＝0.3 m/s2 (2)由題意可知a＝－k，故a－m圖線的斜率等于，由題圖8可得M車＝1.0 kg；平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板與水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)的夾角較小，其正切值近似等于正弦值，由題圖丙可知摩擦力約為0.1 N，故夾角的正切值約為0.01。 答案　(1)0.3(4分)　(2)①1.0(3分)?、?.01(3分) 6.(10分)(xx·安徽省宣城市八校高三聯(lián)考)某同學(xué)用如圖甲10所示的裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。 圖10 (1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前_____

15、___(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)中________(填“需要”或“不需要”)保證懸掛的鉤碼質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。 (2)實(shí)驗(yàn)中，從打出的多條紙帶中選取一條合適的紙帶(圖乙)，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出)用刻度尺測(cè)出A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離并填在下面的表格中 線段 OA OB OC OD OE OF 數(shù)據(jù)/cm 0.54 1.53 2.92 4.76 7.00 9.40 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz，則打C點(diǎn)時(shí)小車的速度為_(kāi)_______m/s，小車運(yùn)

16、動(dòng)的加速度為_(kāi)_______m/s2，從釋放小車到打C點(diǎn)時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為_(kāi)_______s(結(jié)果都保留兩位有效數(shù)字)。 (3)若小車的質(zhì)量為M＝450 g。打(2)問(wèn)中紙帶時(shí)懸掛鉤碼的質(zhì)量為m＝50 g，不計(jì)線與滑輪的摩擦，重力加速度g＝10 m/s2，則小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受阻力為_(kāi)_______N。 解析　(1)本實(shí)驗(yàn)只要保證小車能做勻變速運(yùn)動(dòng)即可，不需要調(diào)節(jié)木板的傾斜度來(lái)平衡摩擦力，該實(shí)驗(yàn)不需要知道小車的合力，即不需要應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量。 (2)由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔 t＝0.1 s， 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)間中點(diǎn)的速度等于

17、該過(guò)程中的平均速度，有： vC＝＝m/s＝0.16 m/s 設(shè)O到A之間的距離為x1，以后各段分別為x2、x3、x4、x5、x6， 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，有 x4－x1＝3a1T2，x5－x2＝3a2T2，x6－x3＝3a3T2， 為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值 得a＝＝＝＝m/s2＝0.40 m/s2， 從釋放小車到打點(diǎn)C時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，t＝＝ s＝0.4 s。 (3)對(duì)于鉤碼，根據(jù)牛頓第二定律得，mg－T＝ma 對(duì)于小車，根據(jù)牛頓第二定律得，T－f＝Ma， 解得f＝0.3 N。 答案　(1)不需要(1分

18、)　不需要(1分)　(2)0.16(2分)　0.40(2分)　0.40(2分)　(3)0.3(2分) 7.(xx·山西省四校高三二次聯(lián)考)在暗室中用圖11所示裝置做“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)器材有：鐵架臺(tái)、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盤、帶熒光刻度的毫米刻度尺、頻閃儀。 實(shí)驗(yàn)步驟如下： 圖11 ①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)以一定的頻率一滴滴的落下。 ②用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮。由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次觀察到空中有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴。 ③用豎直放置的毫米刻度尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度。 ④處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 (1)實(shí)驗(yàn)中第一

19、次觀察到空中有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，頻閃儀的閃光頻率f1與f2水滴滴落的頻率的關(guān)系為：________。 (2)實(shí)驗(yàn)中第一次觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)的閃光頻率為30 Hz，某同學(xué)讀出其中比較圓的水滴到第一個(gè)水滴O的距離如圖12所示.根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葢?yīng)為g＝________ m/s2，水滴C此時(shí)的速度vC ________ m/s(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字)。 圖12 解析　(1)實(shí)驗(yàn)中第一次觀察到空中有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，頻閃儀的閃光頻率f1與水滴滴落的頻率f2相等，即f1＝f2。 (2)由逐差法得g＝＝9.72 m/s2。 由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得vC＝＝2.27 m/s。 答案　(1)f1＝f2(2分)　(2)9.72(4分)　2.27(4分)