2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí)收尾二輪專題突破檢測(cè) 力學(xué)實(shí)驗(yàn)

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1、力學(xué)實(shí)驗(yàn) (60分鐘　100分) 1.(10分)(2020·海南高考)某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間=9.80m/s2。實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖乙所示,紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)記為O,另選連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)A、B、C進(jìn)行測(cè)量,圖中給出了這三個(gè)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA、hB和hC的值。回答下列問(wèn)題(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字): (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí),重物速度的大小vB=　　　　　　　　　m/s; (2)通過(guò)分析該同學(xué)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律?簡(jiǎn)要說(shuō)明分析的依據(jù)。 2.(1

2、0分)(2020·成都二模)在“探究單擺的周期和擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中。 (1)下列說(shuō)法正確的是　　　　和　　　　(填選項(xiàng)序號(hào)字母); A.懸線越短越好 B.懸線上端固定且擺角要小 C.擺球應(yīng)在豎直平面內(nèi)擺動(dòng) D.擺球擺至最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) (2)以擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),用停表記下擺球通過(guò)平衡位置N次所用的時(shí)間t,則單擺周期T=　　　　;用米尺量出懸線的長(zhǎng)度L0,用游標(biāo)卡尺量出擺球的直徑d,則擺長(zhǎng)L=　　　　; (3)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上以T為縱軸,L為橫軸,作出T-L圖像,發(fā)現(xiàn)圖線是曲線;然后嘗試以T2為縱軸,L為橫軸,作出T2-L圖像,發(fā)現(xiàn)圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,由

3、此得出單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期和擺長(zhǎng)的關(guān)系是(　　) A.T∝ B.T2∝ C.T∝L D.T2∝L 3.(10分)(2020·普陀區(qū)模擬)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。 (1)圖乙中的　　　　是力F1和F2的合力的理論值;　　　　是力F1和F2的合力的實(shí)際測(cè)量值。 (2)在實(shí)驗(yàn)中,如果將細(xì)繩也換成橡皮筋,那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會(huì)發(fā)生變化? 答:　　　　(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)。 為什么? 答:　

4、 。 (3)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是(　　) A.理想實(shí)驗(yàn)法　　　　　　B.控制變量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法 4.(10分)(2020·泰安模擬)為了測(cè)定滑塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖的實(shí)驗(yàn)裝置,其中圓弧形滑槽末端與桌面相切。第一次實(shí)驗(yàn)時(shí),滑槽固定于桌面右端,末端與桌子右端M對(duì)齊,滑塊從滑槽頂端由靜止釋放,落在水平面的P點(diǎn);第二次實(shí)驗(yàn)時(shí),滑槽固定于桌面左側(cè),測(cè)出末端N與桌子右端M的距離為L(zhǎng),滑塊從滑槽頂端由靜止釋放,落在水平面的Q點(diǎn),已知重力加速度為g,不計(jì)空氣

5、阻力。 (1)實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)出的物理量是(用代號(hào)表示):　 。 A.滑槽的高度h B.桌子的高度H C.O點(diǎn)到P點(diǎn)的距離d1 D.O點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離d2 E.滑塊的質(zhì)量m (2)寫出動(dòng)摩擦因數(shù)μ的表示式是μ=　　　　　 。 (3)如果第二次實(shí)驗(yàn)時(shí),滑塊沒(méi)有滑出桌面,測(cè)得滑行距離為x,則動(dòng)摩擦因數(shù)可表示為μ=　　　 　。 5.(15分)(2020·四川高考)如圖甲所示,某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作,進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn): (1)為達(dá)到平衡阻力的目的,取下細(xì)繩及托盤,通過(guò)調(diào)整墊

6、片的位置,改變長(zhǎng)木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做　　　　運(yùn)動(dòng)。 (2)連接細(xì)繩及托盤,放入砝碼,通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn),選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G。實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2N,小車的質(zhì)量為0.2kg。 請(qǐng)計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動(dòng)能的變化ΔEk,補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位)。 O—B O—C O—D O—E O—F W/J 0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.091 5 ΔEk/J 0.043 0 0.057 0 0.073 4

7、 0.090 7 分析上述數(shù)據(jù)可知:在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W=ΔEk,與理論推導(dǎo)結(jié)果一致。 (3)實(shí)驗(yàn)前已測(cè)得托盤質(zhì)量為7.7×10-3kg,實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為　　　　　　kg(g取9.8m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位)。 6.(15分)(2020·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)圖甲為測(cè)量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①用天平測(cè)量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m;用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d;用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的距離s; ②調(diào)整輕滑輪,使細(xì)線水平; ③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字毫秒計(jì)分別測(cè)出遮光片經(jīng)過(guò)光電門

8、A和光電門B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB,求出加速度a; ④多次重復(fù)步驟③,求a的平均值; ⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)摩擦因數(shù)μ。 回答下列問(wèn)題: (1)測(cè)量d時(shí),某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為　　　 　cm。 (2)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a=　　　　　　　　　　。 (3)動(dòng)摩擦因數(shù)μ可用M、m、和重力加速度g表示為μ=　　　　　　　　　　。 (4)如果細(xì)線沒(méi)有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于　　　　　　　　　　(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。 7.(15分)(2020·黃岡模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守

9、恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B,滑塊P上固定一寬度為d的遮光條,若光線被遮光條遮擋,光電傳感器會(huì)輸出高電壓,兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng),遮光條經(jīng)過(guò)光電傳感器A、B時(shí),通過(guò)計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖線。 (1)實(shí)驗(yàn)前,接通氣源,將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上,輕推滑塊,當(dāng)圖乙中的Δt1　　　　Δt2(選填“>”“=”或“<”)時(shí),說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。 (2)滑塊P用細(xì)線跨過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連,將滑塊P由圖甲所示位置釋放,通過(guò)計(jì)算機(jī)得到的圖像如圖

10、乙所示,若Δt1、Δt2、m和d已知,要驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒,還應(yīng)測(cè)出　　　　　 和　　　　　　 (寫出物理量的名稱及符號(hào))。 8.(15分)(2020·嘉興模擬)在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中: (1)利用甲圖裝置,小車在橡皮筋的作用下運(yùn)動(dòng),下列4條紙帶中最符合實(shí)驗(yàn)要求的是　　 　。 (2)某同學(xué)對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了更改,如圖乙,把橡皮筋的固定點(diǎn)改為A點(diǎn),操作如下: a.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在一塊平板上,讓紙帶的一端夾在小車后端,另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,將平板安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高,調(diào)整高度,直至輕推小車后小車　　　　　　　

11、　　。 b.將橡皮筋固定在小車前端。拉長(zhǎng)橡皮筋使小車位于靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,記下小車位置。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,釋放小車。 c.用2條、3條、4條、5條、6條橡皮筋分別代替1條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn)。 d.在上述實(shí)驗(yàn)中打出的6條紙帶中,分別找出小車開(kāi)始近似做勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn),并分別測(cè)出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v1、v2、v3、v4、v5、v6。 相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 條數(shù) 速度/m·s-1 速度平方/m2·s-2 1 1 1.28 1.64 2 2 1.75 3.06 3 3 2.10 4.41 4 4 2.26 5.11 5 5 2.68 7.18 6

12、 6 2.96 8.76 ①請(qǐng)把操作步驟a補(bǔ)充完整。 ②用W0表示一條橡皮筋做的功,請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上畫W-v2圖像。 ③根據(jù)你畫的W-v2圖像,你認(rèn)為該同學(xué)第　　 　次實(shí)驗(yàn)操作出現(xiàn)了問(wèn)題,問(wèn)題在于該次實(shí)驗(yàn)時(shí)小車釋放的位置距離較　　 　(選填“遠(yuǎn)”或“近”)。 答案解析 1.【解析】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)重物速度的大小 vB==m/s=3.90m/s (2)=7.61(m/s)2,ghB=7.70(m/s)2,因?yàn)? m≈mghB,近似驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律,或由 m

13、1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)讓擺球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng),懸線應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)些,擺角小于5°,從擺球擺到最低點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),故B、C項(xiàng)正確。 (2)由于一個(gè)周期兩次通過(guò)平衡位置,所以單擺周期T==,擺長(zhǎng)是指懸點(diǎn)到球心的長(zhǎng)度,所以L=L0+。 (3)因?yàn)門2-L圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,所以T2與L成正比,即T2∝L,D項(xiàng)正確。 答案:(1)B　C　(2)　L0+　(3)D 3.【解析】(1)力F1和F2的合力的理論值應(yīng)為以F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對(duì)角線,即為F;則F′為合力的實(shí)際測(cè)量值。 (2)由于實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩的作用僅是描述力的方向,且橡皮筋受力情況與細(xì)繩完全相同,因此把細(xì)繩換成橡皮筋,不會(huì)影響實(shí)

14、驗(yàn)結(jié)果。 (3)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是兩分力的共同的作用效果與合力的作用效果相同,即等效替代法,故C正確。 答案:(1)F　F′　(2)不會(huì)　因?yàn)橄鹌そ钍芰η闆r與原細(xì)繩相同　(3)C 4.【解析】設(shè)滑塊由桌面落到地面的時(shí)間為t, 第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)d1=v1t H=gt2 第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)d2=v2t 且由N到M,由動(dòng)能定理-μmgL=m-m 解得μ=,因此還需要測(cè)量d1、d2、H。 如第二次實(shí)驗(yàn)時(shí),滑塊沒(méi)有滑出桌面, 則-μmgx=0-m 解得μ= 答案:(1)B、C、D　(2)　(3) 5.【解析】(1)把長(zhǎng)木板的一側(cè)墊高,以補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力及其他阻力;調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾

15、斜度,使小車在不受牽引力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)從點(diǎn)O到點(diǎn)F小車所受合外力做的功W=FxOF=0.2×55.75×10-2J=0.111 5 J 小車在點(diǎn)F的速度大小vF= =m/s=1.051 m/s, 所以從點(diǎn)O到點(diǎn)F小車動(dòng)能的變化ΔEk=m=×0.2×1.0512J=0.110 5 J。 (3)設(shè)托盤中的砝碼質(zhì)量為m,托盤質(zhì)量m0=7.7×10-3kg,小車所受的拉力等于托盤和砝碼的重力之和,即F=(m0+m)g,解得:m=-m0=(-7.7×10-3)kg=0.013 kg。 答案:(1)勻速直線(或勻速)　(2)0.111 5　0.110 5 (3)0

16、.013 6.【解析】(1)20等份游標(biāo)卡尺的精確度為0.05mm,主尺讀數(shù)0.9 cm,游標(biāo)尺讀數(shù)=12×0.005 cm=0.060 cm,所以游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為0.960cm。 (2)遮光片經(jīng)過(guò)光電門A和B的平均速度分別表示A、B位置的瞬時(shí)速度,vA=,vB=,又由速度位移公式得: a==。 (3)對(duì)遮光片、物塊和重物由牛頓第二定律得:F-μMg=M,mg-F=m,即 mg-μMg=(M+m),所以μ=。 (4)如果細(xì)線沒(méi)有調(diào)整到水平,由此引起的誤差是實(shí)驗(yàn)原理不完善引起的系統(tǒng)誤差。 答案:(1)0.960 (2)　(3) (4)系統(tǒng)誤差 7.【解析】輕推滑塊,當(dāng)圖乙中的

17、Δt1=Δt2時(shí),說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。要驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒,由mgL=M-M,v2=,v1=,還應(yīng)測(cè)出的物理量是滑塊質(zhì)量M,兩光電傳感器間距離L。 答案:(1)=　(2)滑塊質(zhì)量M　兩光電傳感器間距離L 8.【解析】(1)利用甲圖裝置,小車在橡皮筋的作用下先加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng),對(duì)應(yīng)的紙帶上點(diǎn)跡為先是點(diǎn)之間距離逐漸增大最后距離相等,所以正確選項(xiàng)為B。 (2)將平板安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高,目的是平衡摩擦力。調(diào)整高度,直至輕推小車后小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (3)由于第4個(gè)點(diǎn)偏離直線太遠(yuǎn),所以認(rèn)為該同學(xué)第4次實(shí)驗(yàn)操作出現(xiàn)了問(wèn)題,問(wèn)題在于該次實(shí)驗(yàn)時(shí)小車釋放的位置距離較近,獲得的速度較小,橡皮筋做功小于4W0。 答案:(1)B　(2)①做勻速直線運(yùn)動(dòng) ②如圖 ③4　近