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2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題五 高考物理實(shí)驗(yàn) 第11講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)提升訓(xùn)練

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題五 高考物理實(shí)驗(yàn) 第11講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)提升訓(xùn)練 1.(xx·鹽城市高三模擬)(1)小明同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室去做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)看見(jiàn)實(shí)驗(yàn)桌上有一把20分度的游標(biāo)卡尺,他立即用游標(biāo)卡尺測(cè)量了鋼筆套的長(zhǎng)度,如圖1所示,則鋼筆套的長(zhǎng)度為_(kāi)_______mm。 圖1 (2)隨后小明開(kāi)始做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn),在水平放置的木板上墊上一張白紙,把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn),橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套,如圖2甲所示。先用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套,互成角度拉橡皮條使之伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到某一位置O,此時(shí)記下兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2和兩細(xì)繩的方向。請(qǐng)完成

2、下列問(wèn)題: ①F1的讀數(shù)如圖乙所示(只畫(huà)出了彈簧測(cè)力計(jì)的一部分),則F1=________N。 圖2 ②小明再用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套把橡皮條位長(zhǎng),應(yīng)該使結(jié)點(diǎn)拉到________,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù),并記下________。 ③在本實(shí)驗(yàn)中,若保持F1和F2的大小不變,則關(guān)于這兩個(gè)力的合力的說(shuō)法中正確的是(  ) A.合力F的大小隨F1與F2夾角的增大而增大 B.F1和F2的夾角在0°到180°之間時(shí),夾角越小,合力F越大 C.F1或F2的大小總是小于合力F的大小 D.合力F的大小不一定大于F1或F2的大小 解析 (1)由題圖甲,游標(biāo)尺上的第11條刻線與主尺上21 mm

3、刻線對(duì)齊,且游標(biāo)尺為20分度,故鋼筆套的長(zhǎng)度為10 mm+0.5×11 mm=10.55 mm。(2)①?gòu)椈蓽y(cè)力計(jì)的最小格為0.1 N,需向下一位估讀,讀數(shù)為1.23 N。②合力與兩個(gè)分力的作用效果相同,故兩次將橡皮條應(yīng)拉至同一位置O;力是矢量,應(yīng)同時(shí)記錄力的大小和方向。③F1與F2大小不變時(shí),兩力的夾角越小,合力越大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;合力與分力是等效替代的關(guān)系,但合力不一定大,分力也不一定小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。 答案 (1)10.55 (2)①1.22~1.24 ②同一位置O 細(xì)繩的方向?、跙D 2.(xx·浙江理綜,21)甲同學(xué)準(zhǔn)備做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn),乙同學(xué)準(zhǔn)備

4、做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。 圖3 (1)圖3中A、B、C、D、E表示部分實(shí)驗(yàn)器材,甲同學(xué)需在圖中選用的器材________;乙同學(xué)需在圖中選用的器材________。(用字母表示) 圖4 (2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室選齊所需器材后,經(jīng)正確操作獲得如圖4所示的兩條紙帶①和②。紙帶________的加速度大(填“①”或“②”),其加速度大小為_(kāi)_______。 解析 (1)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”一般采用重錘自由落體運(yùn)動(dòng),使用紙帶法測(cè)速度,所以要用到重錘和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,即A、B;“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)一般以小車(chē)為研究對(duì)象,需改變小車(chē)質(zhì)量,要用到紙帶法測(cè)加速度,所

5、以需要電火花計(jì)時(shí)器、小車(chē)、鉤碼,即B、D、E。 (2)紙帶①相鄰相等時(shí)間位移之差Δx1=0.1 cm,而②紙帶的Δx2=0.05 cm,由a=可知①紙帶加速度大,且可算得a== m/s2=2.5 m/s2。 答案 (1)AB BDE (2)① (2.5±0.2) m/s2 3.(xx·金麗衢十二校高三聯(lián)考)用如圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源,輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種。重錘從高處由靜止開(kāi)始下落,重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)圖中紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 圖5 (1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟: A.按照?qǐng)D示

6、的裝置安裝器件; B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上; C.用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量; D.先接通電源,后釋放紙帶,打出一條紙帶; E.測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離; F.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能。 其中沒(méi)有必要進(jìn)行的步驟是________,操作不當(dāng)?shù)牟襟E是________。 (2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值。根據(jù)打出的紙帶,選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出各點(diǎn)之間的距離如圖6所示。使用電流的頻率為f,則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式a=________。(用s1、s2、s3、s4及f表示) (3)在驗(yàn)證機(jī)

7、械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能,其主要原因是重錘和紙帶下落過(guò)程中存在阻力作用,可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)阻力的大小。若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。還需要測(cè)量的物理量是________,試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)符號(hào)表示重錘和紙帶在下落的過(guò)程中AE段受到的平均阻力大小F=________。 圖6 解析 (1)步驟C不必要,重錘的質(zhì)量不需要測(cè)量,因?yàn)榈仁絤gh=mv2兩邊把質(zhì)量約掉了;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交流電源,所以步驟B是錯(cuò)誤的。 (2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,可以采用逐差法求加速度,有:s4-s2=2at2,s3-s1=2at2 由以上兩式得a=; (3

8、)由牛頓第二定律mg-F=ma可知,要測(cè)阻力的大小,還要測(cè)重錘的質(zhì)量m,將加速度表達(dá)式代入,即得F=m[g-]。 答案 (1)C B (2) (3)重錘的質(zhì)量m m[g-] 4.在“探究物體運(yùn)動(dòng)加速度與外力關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中, (1)某些同學(xué)不能得到當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量一定時(shí)加速度a與作用力F成正比的正確圖線,而是得出下列圖線,請(qǐng)分別說(shuō)出得到圖中A、B、C三種圖的原因。 得到A圖的原因是___________________________________________________________; 得到B圖的原因是___________________________________

9、________________________; 得到C圖的原因是___________________________________________________________。 (2)某同學(xué)在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前,將實(shí)驗(yàn)器材組裝如圖7所示,請(qǐng)你指出該裝置中的錯(cuò)誤或不妥之處(只需指出二處錯(cuò)誤或不妥之處)__________________________________ ___________________________________________________________________________。 圖7 (3)如圖8為某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶,

10、A、B、C、D是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出。從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距s=________ cm;C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是vC=________ m/s;加速度是a=________m/s2(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 圖8 解析 (1)A圖與縱軸有交點(diǎn),說(shuō)明沒(méi)有拉力時(shí)就產(chǎn)生了加速度,即平衡摩擦力時(shí)木板抬起角度偏大;B圖與橫軸有交點(diǎn),說(shuō)明拉力小時(shí)沒(méi)有加速度,拉力增大到一定值時(shí)才有加速度,說(shuō)明平衡摩擦力時(shí)木板抬起角度偏?。籆圖雖過(guò)原點(diǎn)但力F大時(shí)發(fā)生彎曲,不滿(mǎn)足正比關(guān)系,即懸掛砂和砂桶的質(zhì)量偏大,不滿(mǎn)足m?M,不能忽略砂和砂桶的質(zhì)量;(2)實(shí)驗(yàn)電源應(yīng)該是4~6 V交流電;

11、小車(chē)應(yīng)??吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近;應(yīng)該抬起木板右端用來(lái)平衡摩擦力;(3)由圖象可讀出AB之間的距離s=0.70 cm;由于相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出,所以相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1 s,而C點(diǎn)的速度vC==0.1 m/s;根據(jù)加速度一定時(shí)物體在連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差為一恒量,即aT2=xCD-xBC,得a=0.20 m/s2。 答案 (1)平衡摩擦力時(shí)木板抬起角度偏大 平衡摩擦力時(shí)木板抬起角度偏小 懸掛砂和砂桶的質(zhì)量偏大,不滿(mǎn)足m?M (2)電源應(yīng)該是4~6 V交流電;小車(chē)應(yīng)該??吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近;沒(méi)有抬起木板右端用來(lái)平衡摩擦力。 (3)0.70 0.10 0.20 5.

12、為了探究在橡皮條彈力作用下小車(chē)的運(yùn)動(dòng),某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖9甲所示的實(shí)驗(yàn),由靜止釋放小車(chē),小車(chē)在處于伸長(zhǎng)狀態(tài)的橡皮條彈力的作用下向左運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖乙所示。0計(jì)數(shù)點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn),該同學(xué)在測(cè)出計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3、4到起點(diǎn)0的距離x1、x2、x3后,將紙帶由圖示位置剪斷,將每段紙帶的下端對(duì)齊,依次并排粘貼在直角坐標(biāo)系中,連接各段紙帶上端的中點(diǎn)畫(huà)光滑曲線如圖10所示。對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究可知: 圖9 (1)在有橡皮條彈力作用時(shí),小車(chē)做加速度________的運(yùn)動(dòng)。 圖10 A.不斷減小 B.不斷增大 C.先增大后減小 D.先減小后增大 (2)小車(chē)的最大速度出現(xiàn)在計(jì)數(shù)點(diǎn)_

13、_______、________之間,設(shè)打點(diǎn)周期為T(mén),則由紙帶測(cè)量數(shù)據(jù)可估算小車(chē)的最大速度vm=________,該估算值________(選填“等于”、“大于”或“小于”)小車(chē)最大速度的真實(shí)值。 解析 (1)依題意,圖10可看作v-t圖象,由圖中曲線可知,小車(chē)速度達(dá)到最大后做減速運(yùn)動(dòng),說(shuō)明小車(chē)與桌面間有摩擦力,因此小車(chē)的加速度a=。在橡皮條彈力F的作用下,小車(chē)向左運(yùn)動(dòng),橡皮條伸長(zhǎng)量減小,彈力減小,當(dāng)彈力F減小到等于摩擦力Ff時(shí),加速度為零,此時(shí)橡皮條仍然處于伸長(zhǎng)狀態(tài),之后由于彈力小于摩擦力小車(chē)做減速運(yùn)動(dòng),在彈力為零后小車(chē)只受摩擦力而做勻減速運(yùn)動(dòng),圖線為直線。故在橡皮條彈力作用下,小車(chē)先加速

14、后減速,加速度先減小后反向增大,D選項(xiàng)正確。 (2)在相同時(shí)間T內(nèi),速度越大,位移越大,因此小車(chē)的最大速度出現(xiàn)在位移大的一段,即計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3之間。最大速度接近并大于計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3之間的平均速度,可以用vm=來(lái)估算。 答案 (1)D (2)2 3  小于 6.(xx·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ,22)某同學(xué)用圖11(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,物塊下滑過(guò)程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示,圖中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離。 圖11 (1)物塊下滑時(shí)的加速度a=________ m/s2,打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度v=________ m/

15、s; (2)已知重力加速度大小為g,為求出動(dòng)摩擦因數(shù),還必須測(cè)量的物理量是________(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A.物塊的質(zhì)量 B.斜面的高度 C.斜面的傾角 解析 根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可知, 加速度a==3.25 m/s; 打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度vC=≈1.79 m/s (2)由牛頓第二定律得加速度a=gsin θ-μgcos θ,所以要求出動(dòng)摩擦因數(shù),還必須測(cè)量的物理量是斜面的傾角。 答案 (1)3.25 1.79 (2)C 7.某同學(xué)用如圖12甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”。 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí),必須先平衡小車(chē)與木板之間的摩擦力。該同學(xué)是這樣操作的:如圖乙,將小車(chē)

16、靜止地放在水平長(zhǎng)木板上,并連著已穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,調(diào)整木板右端的高度,接通電源,用手輕撥小車(chē),讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列______________________的點(diǎn),說(shuō)明小車(chē)在做__________________運(yùn)動(dòng)。 圖12 (2)如果該同學(xué)先如(1)中的操作,平衡了摩擦力。以砂和砂桶的重力為F,在小車(chē)質(zhì)量M保持不變情況下,不斷往桶里加砂,砂的質(zhì)量最終達(dá)到M,測(cè)小車(chē)加速度a,作a-F的圖象。下列圖線正確的是________。 (3)設(shè)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為s1和s2。如圖13為用米尺測(cè)量某一紙帶上的s1、s2的情況,從圖中可讀出s1=3.10 cm,s2=________cm,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz,由此求得加速度的大小a=________m/s2。 圖13 解析 (1)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列均勻分布的點(diǎn)跡時(shí),說(shuō)明小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)設(shè)砂和砂桶的總質(zhì)量為m,繩的拉力為FT,由牛頓第二定律對(duì)小車(chē)得FT=Ma,對(duì)砂和砂桶得mg-FT=ma,當(dāng)m較大時(shí),F(xiàn)T<mg,則a=<,故C項(xiàng)正確。 (3)s2=9.60 cm-4.10 cm=5.50 cm a==m/s2=2.40 m/s2 答案 (1)點(diǎn)跡均勻 勻速 (2)C (3)5.50 2.40

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