（新課標）2020版高考物理大二輪復習 專題強化訓練15 電學實驗

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1、專題強化訓練(十五) 1．(2019·全國卷Ⅰ)某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究．物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示．已知打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出．在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是____________________點．在打出C點時物塊的速度大小為________________m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為________________m/s2(保留2位有效數(shù)字)． [解析]　根據(jù)題述，物塊加速下滑，在A、B、C、D、E五個點中，打點

2、計時器最先打出的是A點．根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，B點對應的刻度為1.20 cm，C點對應的刻度為3.15 cm，D點對應的刻度為5.85 cm，E點對應的刻度為9.30 cm，AB＝1.20 cm，BC＝1.95 cm，CD＝2.70 cm，DE＝3.45 cm.兩個相鄰計數(shù)點之間的時間T＝5× s＝0.10 s，根據(jù)做勻變速直線運動的質點在一段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得，打出C點時物塊的速度大小為vC＝≈0.233 m/s.由逐差法可得a＝，解得a＝0.75 m/s2. [答案]　A　0.233　0.75 2．(2019·江蘇卷)某興趣小組用下圖所示的裝置驗證動能定理．

3、 (1)有兩種工作頻率均為50 Hz的打點計時器供實驗選用： A．電磁打點計時器 B．電火花打點計時器 為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應選擇________________(選填“A”或“B”)． (2)保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點計時器的限位孔．實驗中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運動．同學甲認為此時摩擦力的影響已得到消除．同學乙認為還應從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運動．看法正確的同學是________________(選填“甲”或“乙”)． (3)消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼．接通打點計時器電

4、源，松開小車，小車運動．紙帶被打出一系列點，其中的一段如下圖所示．圖中紙帶按實際尺寸畫出，紙帶上A點的速度vA＝________________m/s. (4)測出小車的質量為M，再測出紙帶上起點到A點的距離為L.小車動能的變化量可用ΔEk＝Mv算出．砝碼盤中砝碼的質量為m，重力加速度為g.實驗中，小車的質量應________________(選填“遠大于”“遠小于”或“接近”)砝碼盤和沙子的總質量，小車所受合力做的功可用W＝mgL算出．多次測量，若W與ΔEk均基本相等則驗證了動能定理． [解析]　(1)電火花打點計時器對紙帶的阻力小于電磁打點計時器對紙帶的阻力，實驗時誤差小，故選B.

5、(2)在砝碼盤中慢慢加入沙子直至小車開始運動，小車從靜止開始做加速運動，此時砝碼盤和沙子的總重力大于小車與長木板間的滑動摩擦力，平衡摩擦力過度；輕推小車，小車做勻速運動，根據(jù)平衡條件可知，此時砝碼盤和沙子的總重力等于小車與長木板間的滑動摩擦力大小，消除了摩擦力的影響，看法正確的是同學乙．(3)在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于這段時間內的平均速度．用刻度尺量出A左側第一個點與A右側第一個點之間的距離l＝1.24 cm，再除以0.02 s×2＝0.04 s，可得vA＝0.31 m/s.(4)本實驗中砝碼的重力近似等于小車所受的拉力．只有當小車的質量遠大于砝碼盤、砝碼以及沙子的總質量時，才

6、可以將砝碼的重力當成小車受到的合外力． [答案]　(1)B　(2)乙　(3)0.31(0.30～0.33都算對)　(4)遠大于 3．(2019·武漢市示范高中聯(lián)考)橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內伸長量x與彈力F成正比，即F＝kx，k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關．理論與實際都表明k＝，其中Y是一個由材料決定的常量． (1)在國際單位中，Y的單位應該是________________． A．N B．m C. D. (2)某同學通過實驗測得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù)，作出了外力F與伸長量x之間的關系圖像如圖所示．由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k＝________________N/

7、m.(保留兩位有效數(shù)字) [解析]　(1)根據(jù)表達式k＝可知Y＝，勁度系數(shù)k的單位為N/m，L的單位為m，S的單位為m2，則Y的單位應為N/m2，選項C正確．(2)由胡克定律可知，外力F與伸長量x之間的關系為F＝kx，外力F與伸長量x之間的關系圖像的斜率等于勁度系數(shù)k，則橡皮筋的勁度系數(shù)k＝＝ N/m＝5.0×102 N/m. [答案]　(1)C　(2)5.0×102 4．(2019·陜西省部分學校摸底)某實驗小組的同學利用自由落體法驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示，該小組的同學完成了如下的操作： (1)首先利用螺旋測微器測出了小球的直徑，其示數(shù)如圖乙所示，則該小球的直徑

8、d＝________________cm. (2)將該小球由光電門1的正上方無初速度釋放，測得小球先后通過光電門1和光電門2所用的時間為Δt1和Δt2，則小球通過兩光電門的速度分別為v1＝________________，v2＝________________.(用所測量的物理量符號表示) (3)該小組的同學測出了兩光電門之間的距離為H，重力加速度用g表示，若小球的機械能守恒，則需要驗證的關系式為__________________________________________________．(用所測量的物理量符號表示) [解析]　(1)小球直徑：d＝3.5 mm＋0.01 mm×3

9、0.0＝3.800 mm＝0.3800 cm.(2)小球通過光電門1、2的速度分別為：v1＝、v2＝.(3)設小球質量為m，在該過程中，小球的重力勢能減少量為mgH，小球的動能增加量為m2－m2，若小球的機械能守恒，則需要驗證的關系式為mgH＝m2－m2，即：2gH＝2－2. [答案]　(1)0.3800　(2)　　(3)2gH＝2－2 5．(2019·濟南市高三質量評估)空間站中不能利用天平測量質量，為此某同學為空間站設計了如圖(a)所示的實驗裝置，用來測量小球質量．圖中彈簧固定在擋板上，光滑軌道B處裝有光電門，可以測量出小球經(jīng)過光電門所用的時間．該同學設計的主要實驗步驟如下： ①

10、用游標卡尺測量小球的直徑d ②將彈簧左端固定在擋板上 ③小球與彈簧接觸并壓縮彈簧，記錄壓縮量x ④由靜止釋放小球，測量小球離開彈簧后經(jīng)過光電門所用的時間t ⑤改變彈簧的壓縮量，重復步驟③、④多次 ⑥分析數(shù)據(jù)，得出小球的質量 已知彈簧彈性勢能Ep＝kx2，k為勁度系數(shù)，x為形變量．該同學使用了一個已知勁度系數(shù)為k0的彈簧進行了上述實驗，請回答下列問題． (1)步驟①中游標卡尺示數(shù)情況如圖(b)所示，小球的直徑d＝________________cm. (2)某一次步驟④中測得小球通過光電門所用的時間t為5.00 ms，則此次小球離開彈簧時的速度v＝________________

11、m/s. (3)根據(jù)實驗步驟中測得的物理量，可得小球的質量m＝________________.(用實驗步驟①、③、④中測得的物理量和k0表示) [解析]　(1)由游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知，小球的直徑為11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm＝1.14 cm.(2)由于小球經(jīng)過光電門的時間極短，因此小球經(jīng)過光電門的平均速度可近似為瞬時速度，等于小球離開彈簧時的速度，則v＝＝ m/s＝2.28 m/s.(3)小球被彈開的過程，由能量守恒定律得k0x2＝mv2＝m2，解得m＝. [答案]　(1)1.14　(2)2.28　(3) 6．(2019·昆明市高三摸底)某小組的同學通過設計如下實驗

12、來驗證：“在彈性限度內，勁度系數(shù)為k的輕彈簧從形變量為x到恢復原長的過程中，彈力做的功為W＝kx2”的結論． (1)部分實驗步驟如下： A．將一輕彈簧放置在水平氣墊導軌的左端，彈簧左端固定，讓彈簧處于自然狀態(tài)．在彈簧下面的氣墊導軌上水平固定一把刻度尺，刻度尺的零刻度線與彈簧的左端剛好對齊，此時彈簧右端在刻度尺上對應的示數(shù)為x1，如圖甲所示． B．用彈簧測力計拉著彈簧右端水平向右緩慢移動，當彈簧測力計的示數(shù)為F時，彈簧右端在刻度尺上對應的示數(shù)為x2，如圖乙所示(彈簧的形變在彈性限度內)．則此彈簧的勁度系數(shù)為________________． C．在水平氣墊導軌的右端合適位置安裝一

13、個光電門(光電門與彈簧最左端的距離大于x1)，如圖丙所示． D．用天平測得小車(帶有遮光條)的質量為m，用螺旋測微器測得遮光條寬度d的結果如圖丁所示，則d＝________________mm. E．把小車置于氣墊導軌上，向左推小車使彈簧壓縮一段距離(彈簧與小車未拴接)，此時彈簧右端在刻度尺上對應的示數(shù)為x3，如圖丙所示(彈簧的形變在彈性限度內)．由靜止釋放小車，測得小車通過光電門時的遮光時間為Δt.小車經(jīng)過光電門時的速度大小為________________(用實驗中所測物理量的符號表示)． (2)在實驗誤差允許的范圍內，若________________＝__________

14、______(用實驗中所測物理量的符號表示)，就可驗證彈力做的功W＝kx2的結論． (3)同學們在實驗過程中有如下討論，其中對減小實驗誤差有益的說法是________________． A．遮光條的寬度越小越好 B．把氣墊導軌左端墊起適當高度來平衡摩擦力 C．計算彈簧勁度系數(shù)時，多次測量取平均值 D．向左推小車壓縮彈簧時，彈簧形變量越大越好 [解析]　(1)由題意知，彈簧的原長為x1，用彈簧測力計拉著彈簧緩慢向右移動至x2位置時，彈簧伸長了Δx＝x2－x1，根據(jù)胡克定律有F＝k·Δx＝k(x2－x1)，因此彈簧的勁度系數(shù)為k＝；螺旋測微器的讀數(shù)由兩部分構成，即固定讀數(shù)＋可動讀數(shù)，所

15、以d＝2.5 mm＋17.0×0.01 mm＝2.670 mm；由于遮光條較窄，因此可以用小車通過遮光條的平均速度來代替通過光電門的瞬時速度，所以有v＝.(2)小車的動能是由彈性勢能轉化而來，由能量守恒知，在實驗誤差允許的范圍內，若·(x1－x3)2＝m2，則說明彈力做的功為W＝kx2.(3)遮光條的寬度適當?shù)男∮欣跍p小實驗誤差，但并不是越小越好，因為寬度太小會導致測量誤差增大，選項A錯誤；應用氣墊導軌時不需要平衡摩擦力，選項B錯誤；計算彈簧的勁度系數(shù)時，多次測量有利于減小實驗誤差，選項C正確；在實際操作時，向左推小車壓縮彈簧時，彈簧形變量太大，彈簧可能無法完全恢復原狀，選項D錯誤． [答案]　(1)B.　D．2.670　E.　 (2)·(x1－x3)2　m2　(3)C 6