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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題十二 力學(xué)實(shí)驗(yàn)限時(shí)訓(xùn)練 1．(xx東北三校二聯(lián))讀出下圖中游標(biāo)卡尺(50分度)與螺旋測微器的示數(shù)． (1)________mm；(2)________mm. 解析：(1)主尺讀數(shù)為4.2 cm，游標(biāo)尺讀數(shù)為100.02 mm＝0.20 mm，最終讀數(shù)為4.2 cm＋0.20 mm＝42 mm＋0.20 mm＝42.20 mm.(2)固定部分讀數(shù)為2.5 mm，可動(dòng)部分讀數(shù)為48.80.01 mm＝0.488 mm，最終讀數(shù)為2.5 mm＋0.488 mm＝2.988 mm. 答案：(1)42.20　(2)2.988(2.987～2.989之間均可) 2.(xx山東濟(jì)南一模)由于當(dāng)年實(shí)驗(yàn)條件的限制，伽利略無法直接對(duì)落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，而今天即使在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，我們也可以通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．如圖是某次實(shí)驗(yàn)中獲得的質(zhì)量為m的小球下落時(shí)的頻閃照片，頻閃間隔是 s．根據(jù)此照片計(jì)算(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (1)小球在4.90 cm位置處的速度大小為________m/s； (2)小球下落的加速度大小為________m/s2； (3)小球在13.60 cm位置處的速度大小為________m/s. 解析：(1)小球在4.90 cm位置處的速度大小為 v4.90＝ m/s＝0.984 m/s. (2)由逐差法求加速度，可得 a＝ m/s2 ＝9.77 m/s2. (3)據(jù)v＝v0＋at得：v13.60＝v4.90＋a2T＝0.984 m/s＋9.77 m/s＝1.64 m/s. 答案：(1)0.984　(2)9.77　(3)1.64 3.(xx安徽合肥一模)某同學(xué)用兩個(gè)彈簧測力計(jì)、細(xì)線和橡皮條做共點(diǎn)力合成實(shí)驗(yàn)，最后畫出了如圖所示的圖． (1)在圖上標(biāo)出的F1、F2、F和F′四個(gè)力中，力______不是由彈簧測力計(jì)直接測得的，比較力F與力F′的大小和方向基本相同，這就驗(yàn)證了共點(diǎn)力合成的平行四邊形定則． (2)某同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)的一些說法，其中正確的是(　　) A．如果手頭只有一個(gè)彈簧測力計(jì)，改變方法也可以完成實(shí)驗(yàn) B．用兩個(gè)測力計(jì)拉線時(shí)，橡皮條應(yīng)沿兩線夾角的角平分線 C．拉橡皮條的線要長一些，用以標(biāo)記同一細(xì)線方向的兩點(diǎn)要相距遠(yuǎn)些 D．拉橡皮條時(shí)，細(xì)線應(yīng)沿彈簧測力計(jì)的軸線 E．在用一個(gè)測力計(jì)和同時(shí)用兩個(gè)測力計(jì)拉線時(shí)，只需這兩次橡皮條的伸長量相同就行 解析：(1)本實(shí)驗(yàn)是通過用兩個(gè)彈簧測力計(jì)的拉力作出的平行四邊形得出合力，只要合力與只用一個(gè)彈簧測力計(jì)時(shí)的拉力基本相同，則實(shí)驗(yàn)成功；由題圖可知F′是由平行四邊形定則得出的，故F′不是由彈簧測力計(jì)直接測得的． (2)如果只有一個(gè)彈簧測力計(jì)，則可以交替測出各邊的拉力，但要保證兩次拉的時(shí)候效果相同，故A正確；只要橡皮條與線的結(jié)點(diǎn)兩次都到達(dá)同一點(diǎn)即可，即兩次效果相同，而對(duì)于拉力方向沒有限制，橡皮條不需要與兩線夾角的角平分線在同一直線上，故B錯(cuò)誤；為了減小誤差，拉橡皮條的細(xì)線需長些，標(biāo)記方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些，故C正確；只有細(xì)線和彈簧測力計(jì)的軸線在一條直線上時(shí)，彈簧的彈力才等于拉橡皮條的拉力，否則易使彈簧或指針與外殼發(fā)生摩擦，使誤差增大，故D正確；在用一個(gè)測力計(jì)和同時(shí)用兩個(gè)測力計(jì)拉線時(shí)，每次要使橡皮條形變的長度和方向都相同，即使結(jié)點(diǎn)O拉到同一位置，這樣兩次的效果才相同，才符合“等效替代”法，故E錯(cuò)誤． 答案：(1)F′　(2)ACD 4．(xx高考福建卷)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)． 　　　　　 甲　　　　　　乙　　　　　　丙 (1)圖甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，其示數(shù)為7.73 cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，此時(shí)彈簧的伸長量Δl為________cm； (2)本實(shí)驗(yàn)通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是________；(填選項(xiàng)前的字母) A．逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重 B．隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重 (3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是________________________________________________________________________． 解析：(1)彈簧伸長后的總長度為14.66 cm，則伸長量Δl＝14.66 cm－7.73 cm＝6.93 cm. (2)逐一增掛鉤碼，便于有規(guī)律地描點(diǎn)作圖，也可避免因隨意增加鉤碼過多超過彈簧的彈性限度而損壞彈簧． (3)AB段明顯偏離OA，伸長量Δl不再與彈力F成正比，是超出彈簧的彈性限度造成的． 答案：(1)6.93　(2)A　(3)彈簧受到的拉力超過了其彈性限度 5.(xx大連二模)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律，小車上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有沙子．沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M. (1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對(duì)應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計(jì)算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度．本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變．以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a－F圖象，圖象是一條過原點(diǎn)的直線． ①a－F圖象斜率的物理意義是________________________． ②你認(rèn)為把沙桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理？ 答：________(選填“合理”或“不合理”)． ③本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿足M ?m這樣的條件？ 答：________(選填“是”或“否”)； 理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)驗(yàn)證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系．本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變．用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，以加速度a為縱軸，應(yīng)該以________的倒數(shù)為橫軸． 解析：(1)①將車內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了M＋m不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，a＝＝，可見a－F圖象斜率的物理意義是，②③系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的總重力mg，不必滿足M ?m這樣的條件． (2)向盒子內(nèi)添加或去掉部分沙子，是改變系統(tǒng)的總質(zhì)量M＋m，而系統(tǒng)的合外力仍等于所懸掛沙桶的重力mg，保證了合外力不變．所以用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，以加速度a為縱軸，應(yīng)以M＋m的倒數(shù)為橫軸，即小車質(zhì)量、盒子及盒內(nèi)沙子與懸掛的沙桶(包括桶與桶內(nèi)的沙子)質(zhì)量之和． 答案：(1)①系統(tǒng)的總質(zhì)量的倒數(shù)(小車、盒子及盒內(nèi)沙子、懸掛的桶及桶內(nèi)沙子質(zhì)量之和的倒數(shù))?、诤侠? ③否　因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合外力就等于mg　(2)M＋m 6. 甲 (xx山東文登第三次統(tǒng)考)在探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組組裝了一套如圖甲所示的裝置，拉力傳感器固定在小車上，一端與細(xì)繩相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小．穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶與小車尾部相連接，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T，實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下： (1)平衡小車所受的阻力：不掛鉤碼，調(diào)整木板右端的高度，用手輕推小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列________的點(diǎn)． (2)測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量M，按圖組裝好儀器，并連接好所需電路，將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，先接通拉力傳感器和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后________，打出一條紙帶，關(guān)閉電源． (3)在打出的紙帶中選擇一條比較理想的紙帶如圖乙所示，在紙帶上按打點(diǎn)先后順序依次取O、A、B、C、D、E等多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)間的距離分別用hA、hB、hC、hD、hE、……表示，則小車和拉力傳感器在計(jì)時(shí)器打下D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能表達(dá)式為____________，若拉力傳感器的讀數(shù)為F，計(jì)時(shí)器打下A點(diǎn)到打下D點(diǎn)過程中，細(xì)繩拉力對(duì)小車所做功的表達(dá)式為__________． (4)某同學(xué)以A點(diǎn)為起始點(diǎn)，以A點(diǎn)到各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)動(dòng)能的增量ΔEk為縱坐標(biāo)，以A點(diǎn)到各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)拉力對(duì)小車所做的功W為橫坐標(biāo)，得到一條過原點(diǎn)的傾角為45的直線，由此可以得到的結(jié)論是________________________． 解析：(1)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能在紙帶上打出一系列間距相等的點(diǎn)時(shí)，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力平衡． (2)在組裝好實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放小車． (3)D點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于CE段的平均速度，即vD＝，故打下D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為EkD＝Mv＝；拉力對(duì)小車做的功為W＝F(hD－h(huán)A)． (4)因圖線是一條過原點(diǎn)的直線且直線的傾角為45，可得出方程式ΔEk＝W，故可得結(jié)論：外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化量． 答案：(1)間距相等　(2)釋放小車　(3) F(hD－h(huán)A)　(4)外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化量 7．(xx南昌一模)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m＝1.00 kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示．O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取的連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn)．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.80 m/s2，那么： (1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到________點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律較為簡便； (2)從O點(diǎn)到(1)問中所取的點(diǎn)，重物重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝________J，動(dòng)能增加量ΔEk＝________J；(結(jié)果取三位有效數(shù)字) (3)若測出紙帶上所有各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v及重物下落的高度h，則以為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象是下圖中的________． 解析：(1)驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，我們驗(yàn)證的是減少的重力勢(shì)能ΔEp＝mgh和增加的動(dòng)能ΔEk＝mv2之間的關(guān)系，因B點(diǎn)能夠測出h和v的數(shù)據(jù)，而A、C兩點(diǎn)無法測出v，故選B點(diǎn)． (2)減少的重力勢(shì)能ΔEp＝mgh＝1.88 J，B點(diǎn)的速度vB＝＝10－2 m/s＝1.92 m/s，所以增加的動(dòng)能ΔEk＝mv＝1.84 J. (3)在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)可認(rèn)為mgh＝mv2，則v2＝gh，即v2與h成正比，圖A正確． 答案：(1)B　(2)1.88　1.84　(3)A 8．(xx高考全國卷Ⅰ，T22，6分)某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)．所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R＝0.20 m)． 　　　　 甲　　　　　　　　　　　乙 完成下列填空： (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖甲所示，托盤秤的示數(shù)為1.00 kg. (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí)，托盤秤的示數(shù)如圖乙所示，該示數(shù)為________kg. (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)．此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示. 序號(hào) 1 2 3 4 5 m(kg) 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 (4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為________N；小車通過最低點(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2位有效數(shù)字)． 解析：(2)題圖乙中托盤秤的示數(shù)為1.40 kg. (4)小車經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)托盤秤的示數(shù)為 m＝ kg＝1.81 kg. 小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為 F＝(m－1.00)g＝(1.81－1.00)9.80 N≈7.9 N. 由題意可知小車的質(zhì)量為 m′＝(1.40－1.00) kg＝0.40 kg， 對(duì)小車，在最低點(diǎn)時(shí)由牛頓第二定律得 F－m′g＝ 解得v≈1.4 m/s. 答案：(2)1.40　(4)7.9　1.4 9．(xx高考全國卷Ⅱ，T22，6分)某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測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，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖乙所示，圖中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離． 甲 乙 (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/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：(1)物塊沿斜面下滑做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)紙帶可得連續(xù)兩段距離之差為0.13 cm，由a＝得a＝ m/s2＝3.25 m/s2，其中C點(diǎn)速度v＝＝ m/s≈1.79 m/s. (2)對(duì)物塊進(jìn)行受力分析如圖，則物塊所受合外力為F合＝mgsin θ－μ mgcos θ，即a＝gsin θ－μgcos θ得μ＝，所以還需測量的物理量是斜面的傾角θ. 答案：(1)3.25　1.79　(2)C 10．(xx高考江蘇卷)某同學(xué)探究小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電． (1)下列實(shí)驗(yàn)操作中，不正確的有________． A．將銅管豎直地固定在限位孔的正下方 B．紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面 C．用手捏緊磁鐵保持靜止，然后輕輕地松開讓磁鐵下落 D．在磁鐵下落的同時(shí)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 (2)該同學(xué)按正確的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(記為“實(shí)驗(yàn)①”)，將磁鐵從管口處釋放，打出一條紙帶，取開始下落的一段，確定一合適的點(diǎn)為O點(diǎn)，每隔一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)為1，2，…，8.用刻度尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，記錄在紙帶上，如圖乙所示． 乙 計(jì)算相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)間的平均速度，粗略地表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，抄入下表．請(qǐng)將表中的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整． 位置 1 2 3 4 5 6 7 8 (cm/s) 24.5 33.8 37.8 ____ 39.5 39.8 39.8 39.8 (3)分析上表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：在這段紙帶記錄的時(shí)間內(nèi)，磁鐵運(yùn)動(dòng)速度的變化情況是________________________________________________________________________； 磁鐵受到阻尼作用的變化情況是________________________________________________________________________． (4)該同學(xué)將裝置中的銅管更換為相同尺寸的塑料管，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作(記為“實(shí)驗(yàn)②”)，結(jié)果表明磁鐵下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾乎相同．請(qǐng)問實(shí)驗(yàn)②是為了說明什么？對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果可得到什么結(jié)論？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析：(1)為了探究小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)讓銅管豎直地固定在限位孔正下方，避免小磁鐵下落時(shí)與銅管發(fā)生碰撞，選項(xiàng)A正確；紙帶穿過限位孔，要壓在復(fù)寫紙下面，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)紙帶上點(diǎn)跡清晰，選項(xiàng)B正確；用手只捏住磁鐵，不能使紙帶保持豎直，磁鐵下落時(shí)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有較大阻力，故應(yīng)捏住紙帶的上端，讓磁鐵從靜止釋放，選項(xiàng)C不正確；應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再松開紙帶，選項(xiàng)D不正確． (2)計(jì)數(shù)點(diǎn)“4”的速度用它兩側(cè)相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的平均速度來表示，故v4＝ cm/s＝39.0 cm/s. (3)由各計(jì)數(shù)點(diǎn)速度表可以看出，磁鐵運(yùn)動(dòng)的速度逐漸增大到39.8 cm/s不再變化，表明磁鐵受到的阻尼作用也是逐漸增大的，最后和重力平衡． (4)實(shí)驗(yàn)②中磁鐵在塑料管中下落運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾乎相同，說明磁鐵在塑料管中下落幾乎不受阻尼作用．對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和②，可以看出磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用． 答案：(1)CD　(2)39.0　(3)逐漸增大到39.8 cm/s　逐漸增大到等于重力　(4)為了說明磁鐵在塑料管中幾乎不受阻尼作用　磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用