2022高考物理大二輪復(fù)習(xí) 題型二 實(shí)驗(yàn)題 力學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練1.(16分)如圖所示,一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板上固定有甲、乙兩個(gè)光電門(mén),與之相連的計(jì)時(shí)器可以顯示帶有遮光片的小車(chē)在其間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,與跨過(guò)定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)力傳感器能顯示掛鉤處所受的拉力。(1)在探究質(zhì)量一定,加速度與合外力的關(guān)系時(shí),要使力傳感器的示數(shù)等于小車(chē)所受合外力,必須進(jìn)行的操作是。然后保證小車(chē)的質(zhì)量不變,多次向沙桶里加沙,測(cè)得多組a和F的值,畫(huà)出的a-F圖象是。 (2)在探究合外力一定,加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),先測(cè)出小車(chē)質(zhì)量m,再讓小車(chē)從靠近光電門(mén)甲處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),讀出小車(chē)在兩光電門(mén)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t。改變小車(chē)質(zhì)量m,測(cè)得多組m、t的值,建立坐標(biāo)系描點(diǎn)作出圖線(xiàn)。下列能直觀(guān)得出合外力一定時(shí),加速度與質(zhì)量成反比的圖線(xiàn)是。 (3)如果用精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片寬度,看到部分刻度如圖所示,則正確的讀數(shù)結(jié)果應(yīng)該是 cm。 2.(16分)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù),他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖甲所示的裝置,另外他們還找到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及所用的學(xué)生電源、天平、刻度尺、導(dǎo)線(xiàn)、紙帶、鉤碼若干。該小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下:用天平稱(chēng)量滑塊的質(zhì)量m0=300 g,將滑塊放在水平桌面上并連接上紙帶,用細(xì)線(xiàn)通過(guò)滑輪掛上兩個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為100 g),調(diào)整滑輪高度使細(xì)線(xiàn)與桌面平行,讓鉤碼拉動(dòng)滑塊、紙帶由靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況。實(shí)驗(yàn)記錄的紙帶如圖乙所示,圖中前幾個(gè)點(diǎn)模糊,因此從點(diǎn)跡清晰的A點(diǎn)開(kāi)始研究,每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。若電源頻率為50 Hz,則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B點(diǎn)時(shí),滑塊的速度為m/s;滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度為m/s2;滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=。(重力加速度g取10 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 3.(16分)某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測(cè)玩具小車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:玩具小車(chē)、壓力式托盤(pán)秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m)。完成下列填空:(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤(pán)秤上,如圖甲所示,托盤(pán)秤的示數(shù)為1.00 kg。(2)將玩具小車(chē)靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí),托盤(pán)秤的示數(shù)如圖乙所示,該示數(shù)為 kg。 (3)將小車(chē)從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車(chē)經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過(guò)程中托盤(pán)秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車(chē),記錄各次的m值如下表所示:序號(hào)12345m/kg1.801.751.851.751.90(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車(chē)經(jīng)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為 N;小車(chē)通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為 m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 4.(16分)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。小鋼球自由下落過(guò)程中,計(jì)時(shí)裝置測(cè)出小鋼球先后通過(guò)光電門(mén)A、B的時(shí)間分別為tA、tB,用小鋼球通過(guò)光電門(mén)A、B的平均速度表示鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。測(cè)出兩光電門(mén)間的距離為h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,小鋼球所受空氣阻力可忽略不計(jì)。甲乙(1)先用游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為d=cm。 (2)要驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,只要比較與是否相等。 (3)實(shí)驗(yàn)中小鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度(選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度,導(dǎo)致動(dòng)能增加量Ek總是稍(選填“大于”或“小于”)重力勢(shì)能減少量Ep,且隨小鋼球下落起始高度的增加,誤差越來(lái)越(選填“大”或“小”)。 5.(18分)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究動(dòng)能定理,圖中小車(chē)中可放置砝碼。實(shí)驗(yàn)中,小車(chē)碰到制動(dòng)裝置時(shí),鉤碼尚未到達(dá)地面,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為 50 Hz。(1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下:在小車(chē)中放入砝碼,把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,連在小車(chē)后端,用細(xì)線(xiàn)連接小車(chē)和鉤碼。將小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,小車(chē)拖動(dòng)紙帶,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn),。 改變鉤碼或小車(chē)中砝碼的數(shù)量,更換紙帶,重復(fù)的操作。(2)下圖是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時(shí)得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離x及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車(chē)的瞬時(shí)速度v,請(qǐng)將C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表格中的相應(yīng)位置。紙帶的結(jié)果測(cè)量點(diǎn)x/cmv/(m·s-1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45C  D7.150.54E9.410.60(3)在小車(chē)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,對(duì)于鉤碼、砝碼和小車(chē)組成的系統(tǒng),做正功,做負(fù)功。 (4)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了下圖中的圖線(xiàn)(其中v2=v2-),根據(jù)圖線(xiàn)可獲得的結(jié)論是。要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”,還需測(cè)量的物理量是摩擦力和。 6.(18分)甲某同學(xué)通過(guò)下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)步驟:將彈簧測(cè)力計(jì)固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線(xiàn)沿豎直方向。如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí),將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F,測(cè)量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長(zhǎng)度l)。每次將彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)改變0.50 N,測(cè)出所對(duì)應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示:F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05找出中F=2.50 N時(shí)橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O',橡皮筋的拉力記為FOO'。在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤上涂抹少許潤(rùn)滑油,將橡皮筋搭在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端,使彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤的下端達(dá)到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。乙完成下列作圖和填空:(1)利用表中數(shù)據(jù)畫(huà)出F-l圖線(xiàn),根據(jù)圖線(xiàn)求得l0= cm。 (2)測(cè)得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為 N。 (3)根據(jù)給出的標(biāo)度,作出FOA和FOB的合力F'的圖示。(4)通過(guò)比較F'與的大小和方向,即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 答案：1.答案 (1)平衡摩擦力C(2)C(3)1.010解析(1)小車(chē)與木板之間存在摩擦力,這樣就不能用繩子的拉力代替合力,所以首先必須要平衡摩擦力。小車(chē)質(zhì)量m0一定時(shí),加速度與合外力F成正比,故C正確。(2)小車(chē)從靠近甲光電門(mén)處由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng),位移x=at2,所以加速度a=,改變小車(chē)質(zhì)量m,測(cè)得多組m、t的值,由于位移不變,所以a與t2成反比,又合外力一定時(shí),加速度與質(zhì)量成反比,則t2與m成正比,正確的圖線(xiàn)是C,故選C。(3)讀數(shù)為1 cm+0.02 mm×5=1.010 cm。2.答案 0.740.640.56解析 滑塊做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,則vB= m/s=0.74 m/s;利用逐差法求滑塊的加速度,a= m/s2=0.64 m/s2;根據(jù)牛頓第二定律可得2mg-m0g=(2m+m0)a,=0.56。3.答案 (2)1.40(4)7.91.4解析 (2)根據(jù)有效數(shù)字讀數(shù)規(guī)則可知,托盤(pán)秤的示數(shù)為1.40 kg;(4)托盤(pán)秤示數(shù)的平均值為 kg=1.81 kg,則小車(chē)經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力FN=(1.81-1.00)×9.80 N=7.9 N由題意知,小車(chē)的質(zhì)量m=1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,設(shè)小車(chē)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=m,解得v=1.4 m/s。4.答案 (1)0.865(2)gh(3)小于小于大解析 (1)d=8 mm+0.05×13 mm=8.65 mm=0.865 cm。(2)比較mgh與。質(zhì)量可以消去,且初、末速度已求出,因此比較gh與。(3)由于小鋼球做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),平均速度等于中間時(shí)刻的速度,中間時(shí)刻的速度小于中間位置的速度,因此平均速度小于小鋼球球心通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度,從而導(dǎo)致動(dòng)能增加量小于重力勢(shì)能減少量;當(dāng)起始高度增加,v1、v2都增加,從而平均速度與中點(diǎn)的速度差距越來(lái)越大。5.答案 (1)接通電源釋放小車(chē)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)(2)5.09(5.055.10)0.49(0.480.50)(3)鉤碼的重力摩擦力(4)小車(chē)初、末速度的二次方差與位移成正比小車(chē)質(zhì)量解析 (1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn),再釋放小車(chē),在紙帶上打出一系列點(diǎn),最后斷開(kāi)開(kāi)關(guān),停止打點(diǎn)。(2)小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),從刻度尺中讀出xC=5.09 cm(分度值為1 mm,再估讀一位),C點(diǎn)速度等于B、D兩點(diǎn)間的平均速度即vC=0.49 m/s。(3)在移動(dòng)過(guò)程中鉤碼受的重力是動(dòng)力,其重力做正功,小車(chē)受的摩擦力做負(fù)功。(4)v2-x圖象是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn),說(shuō)明v2與x成正比關(guān)系,即小車(chē)初、末速度的二次方差與位移x成正比關(guān)系,v2=kx,由mv2-=(m鉤碼g-Ff)x,式中m為小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量,要驗(yàn)證上式成立還需測(cè)出摩擦力Ff和小車(chē)質(zhì)量m車(chē)。6.答案 (1)如圖甲所示;10.0(9.8、9.9、10.1均正確)甲乙(2)1.80(1.701.90均正確)(3)如圖乙所示(4)FOO'解析 (1)作出F-l圖線(xiàn),由F=k(l-l0)可得,直線(xiàn)與橫軸的截距即為l0,由圖可知,l0=10.0 cm。(2)由題干表格可知,F=1.50 N時(shí),l=13.00 cm,則橡皮筋的勁度系數(shù)k=50 N/m;若OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則橡皮筋拉力FOA=k·L'=50×(6.00+7.60-10.00)×10-2 N=1.80 N。(3)見(jiàn)答案圖乙。(4)由圖可知F'為作圖法所得到的合力,FOO'等于真實(shí)合力,F'與FOO'不完全重合,存在一定誤差,但在誤差允許范圍內(nèi),可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。