（江蘇專版）2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 第二講 力學(xué)創(chuàng)新實驗課前自測診斷卷（含解析）考點一實驗情景的設(shè)計與創(chuàng)新用米尺量出重錘1底端距地面的高度H；在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼；左手將重錘2壓在地面上，保持系統(tǒng)靜止。釋放重錘2，同時右手開啟秒表，在重錘1落地時停止計時，記錄下落時間；重復(fù)測量3次下落時間，取其平均值作為測量值t。請回答下列問題：(1)步驟可以減小對下落時間t測量的_(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差。(2)實驗要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多，主要是為了_。A使H測得更準(zhǔn)確B使重錘1下落的時間長一些C使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2MD使細(xì)繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等(3)滑輪的摩擦阻力會引起實驗誤差。現(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差，可以怎么做？(4)使用橡皮泥改進(jìn)實驗后，重新進(jìn)行實驗測量，并測出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0。用實驗中測量的量和已知量表示g，得g_。解析：(1)對同一物理量多次測量取平均值的目的是減小偶然誤差。(2)設(shè)系統(tǒng)運動的加速度為a，則根據(jù)牛頓第二定律得mg(2Mm)a，即a，而Hat2，在H一定時，a越小，則t越長，這時測量時間t的誤差越小。因此實驗要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多，主要是為了使重錘1下落的時間長一些，選項B正確。(3)可利用橡皮泥平衡摩擦阻力，其方法為在重錘1上粘上橡皮泥，調(diào)整橡皮泥的質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落。(4)根據(jù)牛頓第二定律得mg(2Mmm0)a，又Hat2，解得g。答案：(1)偶然(2)B(3)在重錘1上粘上橡皮泥，調(diào)整橡皮泥質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落。(4)2氣墊導(dǎo)軌裝置探究恒力做功與物體動能變化間的關(guān)系某同學(xué)利用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌裝置探究恒力做功與物體動能變化間的關(guān)系。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了光電門，滑塊上固定寬度為d的遮光條，用細(xì)線繞過定滑輪將質(zhì)量為M200 g的滑塊(含遮光條)與質(zhì)量為m30 g的重物相連，細(xì)線與導(dǎo)軌平行。實驗時滑塊每次都從同一位置A處由靜止釋放，用x表示滑塊從靜止開始到通過光電門的位移大小，用t表示遮光條通過光電門的時間。改變光電門在氣墊導(dǎo)軌上的位置，測量不同x所對應(yīng)遮光條通過光電門的時間t，再分別計算拉力做的功W和滑塊通過光電門時的動能Ek。(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，示數(shù)如圖乙所示，則d_cm。(2)實驗前調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平的目的是_。(3)將重物的重力視為滑塊受到的拉力，取g9.80 m/s2，用Wmgx計算出拉力對滑塊做的功W，并計算出滑塊動能增量Ek。計算結(jié)果見下表：W/×103 J7.358.8210.2911.7613.2314.70Ek/×103 J6.397.678.9510.2311.5012.78(WEk)/×103 J0.961.151.341.531.731.92實驗結(jié)果表明，Ek總是小于W。你認(rèn)為這是_(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差，簡要說明你的理由：_。進(jìn)一步研究表明，拉力對滑塊做的功W和滑塊動能增量Ek的差值(WEk)隨x增大而增大，用題中滑塊和重物的質(zhì)量可計算出(WEk)與x的比值_。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)由題圖乙可知游標(biāo)卡尺的示數(shù)為06 cm0.1×5 mm0.65 cm。(2)實驗前調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平的目的是使細(xì)線的拉力即為滑塊的合外力，使滑塊重力不做功。(3)因為在實驗過程中存在阻力的作用，所以系統(tǒng)動能的增量總小于系統(tǒng)重力勢能的減小量，故為系統(tǒng)誤差。由Wmgx，得mg，代入表格中數(shù)據(jù)可得0.038 N。答案：(1)0.65(2)保證滑塊重力不做功(3)系統(tǒng)Ek總是小于W，而不是或大或小，是系統(tǒng)誤差0.038 N3頻閃照相驗證機(jī)械能守恒在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，一實驗小組讓小球自傾角為30°的斜面上滑下，用頻閃相機(jī)記錄了小球沿斜面下滑的過程，如圖所示，測得B、C、D、E到A的距離分別為x1、x2、x3、x4，已知相機(jī)的頻閃頻率為f，重力加速度g9.8 m/s2。(1)小球經(jīng)過位置D時的速度vD_。(2)選取A為位移起點，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出v2­x圖線，若圖線斜率k_，則小球下滑過程機(jī)械能守恒。(3)若改變斜面傾角進(jìn)行實驗，請寫出斜面傾角大小對實驗誤差的影響：_。解析：(1)根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可知經(jīng)過D點的速度等于CE段的平均速度，則有：vD。(2)取小球從A到B進(jìn)行分析，則減小的重力勢能為Epmgxsin 30°mgx，增加的動能為Ekmv20mv2，利用v2­x來處理數(shù)據(jù)，小球從A到B機(jī)械能守恒，則有：mv2mgx，即v2gx，由此可知作出的v2­x圖線是一條經(jīng)過原點的直線，斜率為kg9.8 m/s2。(3)在垂直斜面方向，根據(jù)平衡條件有：FNmgcos ，若斜面傾角增大，則正壓力減小，摩擦力減小，則誤差越小。答案：(1)(2)9.8 m/s2(3)斜面傾角越大，誤差越小考點二實驗器材的等效與替換4.用電子秤替換彈簧測力計一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗證力的平行四邊形定則。(1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺_時電子秤的示數(shù)F。(2)如圖(b)，將三根細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上。水平拉開細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點O的位置、_和電子秤的示數(shù)F1。(3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細(xì)線L2，使_和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F的圖示，若_，則平行四邊形定則得到驗證。解析：(1)要測量裝滿水的水壺的重力，應(yīng)記下水壺靜止時電子秤的示數(shù)F。(2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點O的位置的同時也要記錄三根細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1。(3)已經(jīng)記錄了一個分力的大小，還要記錄另一個分力的大小，則結(jié)點O點位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F的圖示，若F和F在誤差范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗證。答案：(1)靜止(2)三根細(xì)線的方向(3)結(jié)點O的位置(4)F和F在誤差范圍內(nèi)重合5光電門替換長木板、打點計時器如圖甲所示，在水平桌面上，一輕質(zhì)彈簧左端固定，右邊緊貼著一個帶有遮光片的物塊(物塊與彈簧不拴接)，物塊在B處時，彈簧處于原長，B處放置有光電門，開啟光電門，緩慢推動物塊向左移動至A處，然后將物塊由靜止釋放，物塊被彈出經(jīng)過光電門，最終停在C處，重力加速度為g。(1)若要用上述裝置測定滑塊和水平面之間的動摩擦因數(shù)，除了測量遮光片寬度d和遮光片擋光時間t，還需測量的物理量是_。若該物理量用字母x表示，則動摩擦因數(shù)的表達(dá)式為_(用符號表示)。(2)如圖乙，用游標(biāo)卡尺測得遮光片寬度d_cm。(3)某同學(xué)認(rèn)為，若再測出物塊質(zhì)量m，就可以測得物塊在A處時彈簧的彈性勢能，即Ep測。顯然Ep測_Ep真(選填“>”“<”或“”)。解析：(1)根據(jù)極限的思想，在時間很短時，我們可以用這一段的平均速度來代替瞬時速度，所以物塊通過光電門的速度是v，物塊做的是勻減速直線運動，根據(jù)光電門和C點之間的距離x，由速度位移的關(guān)系式可得：v22ax，對于整體由牛頓第二定律可得：mgma，所以由以上三式可得：；故還需要測量光電門和C點之間的BC長度。(2)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.6 cm，游標(biāo)尺上第0個刻度與主尺上某一刻度線對齊，則游標(biāo)尺讀數(shù)為0×0.05 mm0.00 mm0.000 cm，所以最終讀數(shù)為：0.6 cm0.000 cm0.600 cm。(3)根據(jù)能量守恒可知Ep真EkQ熱Q熱>Ep測，故Ep測小于Ep真。答案：(1)BC長度(2)0.600(3)<考點三實驗結(jié)論的拓展與延伸6.探究動能定理實驗拓展數(shù)據(jù)處理的能力某同學(xué)用探究動能定理的裝置進(jìn)行實驗。如圖甲所示，在水平氣墊導(dǎo)軌上靠近定滑輪處固定一個光電門。讓一帶有遮光片的滑塊自某一位置由靜止釋放，計時器可以顯示出遮光片通過光電門的時間t(非常小)，同時用米尺測出釋放點到光電門的距離s。(1)該同學(xué)用螺旋測微器測出遮光片的寬度d，如圖乙所示，則d_mm。(2)實驗中多次改變釋放點，測出多組s、t，以s為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)，描點連線，做出的圖線形狀為_。(3)已知鉤碼的質(zhì)量為m，滑塊的質(zhì)量為M，重力加速度為g，則第(2)問中做出的圖線斜率k_。(用題中所給字母表示)解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)為d1.5 mm38.0×0.01 mm1.880 mm。(2)滑塊通過光電門的瞬時速度v根據(jù)動能定理得：mgs(mM)v2(mM)2解得：s2因為圖線為線性關(guān)系圖線，所以做出的圖線形狀為過原點的傾斜直線。(3)結(jié)合s2，可知圖像的斜率k。答案：(1)1.880(2)過原點的傾斜直線(3)7利用鋼球的平拋運動測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣饶惩瑢W(xué)利用鋼球的平拋運動測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?1)使用如圖甲所示的游標(biāo)卡尺前應(yīng)先將卡口合攏，檢查游標(biāo)尺和主尺的_是否對齊。用已檢查好的游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑d時，如圖乙所示，d_mm。(2)如圖丙所示，將光電門固定在桌子邊緣，測量桌面離地高度為H；鋼球通過光電門的擋光時間為t，拋出后落地點到桌子邊緣的水平距離為x。請寫出重力加速度的表達(dá)式g_(用測量的物理量符號表示)。(3)如果光電門安裝在離粗糙桌面邊緣一段距離處，則重力加速度g 的測量值_真實值(選填“>”“”或“<”) 。解析：(1)使用游標(biāo)卡尺前應(yīng)先將卡口合攏，檢查游標(biāo)尺和主尺的零刻度是否對齊。游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.5 cm，游標(biāo)尺0刻度線與主尺刻度線對齊，所以鋼球的直徑d5.0 mm。(2)鋼球通過光電門時的速度即鋼球做平拋運動的初速度為v0，根據(jù)平拋運動的規(guī)律可知：豎直方向：Hgt2，水平方向：xv0t由以上各式解得：g。(3)由(2)中分析可知：g，由于光電門安裝在離粗糙桌面邊緣一段距離處，所以鋼球通過光電門后做減速運動，所以鋼球做平拋運動的初速度小于v0，故測量的重力加速度偏大。答案：(1)零刻度線5.0(2)(3)>