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2019-2020年高考物理模擬試題專題匯編 專題6 物理實驗 第1講 力學(xué)實驗（A）（含解析） 1.(xx?濟南二模?21）(1)游標(biāo)為20分度(測量值可準(zhǔn)確到0．05 mm)的卡尺示數(shù)如圖所示，兩測腳間狹縫的寬度為______mm 2.（xx?成都三診?8）Ⅰ（6分）右圖是用曝光時間△t已知的相機拍攝的一張真空中羽毛與蘋果自由下落的局部頻閃照片。 （1）在下落過程中的任意時刻，羽毛的 （選填“慣性大小”、“運動狀態(tài)”或“機械能”）與蘋果相同。 （2）關(guān)于提供的信息及相關(guān)數(shù)據(jù)處理，下列說法中唯一正確的是 （填選項前的字母）。 A．一定滿足關(guān)系 B．一定滿足關(guān)系 C．羽毛下落的加速度大小為 D．蘋果下落的加速度大小為 A B 鉤碼 光電門 擋光片 L 拉力傳感器 3.(xx?景德鎮(zhèn)三檢?22).如圖是某同學(xué)用來探究“小車的加速度與外力關(guān)系”的實驗裝置，軌道上的B點固定一光電門，將連接小車的細(xì)線跨過滑輪系住小鉤碼，平衡摩擦力后在A點釋放小車，測出小車上擋光片通過光電門的時間為Δt。 （1）若擋光片的寬度為d，擋光片前端距光電門的距離為L，則小車的加速度a＝________。 （2）（多選題）在該實驗中，下列操作中正確的是（ ） （A）要用天平稱量小車質(zhì)量 （B）每次改變鉤碼，都不需要測量其質(zhì)量（或重力） （C）調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與軌道平行 （D）每次小車從A點出發(fā)允許有不同的初速度 （3）由于擋光片有一定的寬度，則實驗中測出的小車加速度值比真實值_________。（填“偏大”、“相等”或者“偏小”） 4.(xx?大慶三檢?22).利用圖示裝置可以做力學(xué)中的許多實驗. (1)以下說法正確的是________. A．利用此裝置做“研究勻變速直線運動”的實驗時，必須設(shè)法消除小車和木板間的摩擦阻力的影響 B.利用此裝置探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”,通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板的傾斜度 C.利用此裝置探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”并用圖象法處理數(shù)據(jù)時，如果畫出的a－m關(guān)系圖象不是直線，就可確定加速度與質(zhì)量成反比 D.利用此裝置探究“功與速度變化的關(guān)系”實驗時，應(yīng)將木板帶打點計時器的一端適當(dāng)墊高，這樣做的目的是利用小車重力沿斜面的分力補償小車運動中所受阻力的影響 (2)某同學(xué)在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，因為不斷增加所掛鉤碼的個數(shù)，導(dǎo)致鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量，則小車加速度a的值隨鉤碼個數(shù)的增加將趨近于________的值。 5.(xx?北京西城區(qū)二模21)．（18分） 砂桶 紙帶 圖1 墊塊 小車 打點計時器 圖1所示為某同學(xué)研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實驗裝置示意圖。 （1）下面列出了一些實驗器材： 電磁打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶、刻度尺。 除以上器材外，還需要的實驗器材有：__________。 A．秒表 B．天平（附砝碼） C．低壓交流電源 D．低壓直流電源 （2）實驗中，需要補償打點計時器對小車的阻力及其它阻力：小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器。把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做__________運動。 （3）實驗中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運動的拉力，砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是__________。這樣，在改變小車上砝碼的質(zhì)量時，只要砂和砂桶質(zhì)量不變，就可以認(rèn)為小車所受拉力幾乎不變。 （4）如圖2所示， A、B、C為三個相鄰的計數(shù)點，若相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為T，A、B間的距離為x1，B、C間的距離為x2，則小車的加速度a=__________。已知T=0.10s，x1=5.90cm，x2=6.46cm，則a=__________m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。 圖2 A B C x1 x2 圖3 M O O O O A B C D M M M （5）在做實驗時，該同學(xué)已補償了打點計時器對小車的阻力及其它阻力。在處理數(shù)據(jù)時，他以小車的加速度的倒數(shù)為縱軸，以小車和車上砝碼的總質(zhì)量M為橫軸，描繪出-M圖象，圖3中能夠正確反映-M關(guān)系的示意圖是__________。 6.(xx?馬鞍山三模?21)I. 某實驗小組用如圖甲所示裝置測量木板對木塊的摩擦力所做的功。實驗時，木塊在重物牽引下向右運動，重物落地后，木塊繼續(xù)向右做勻減速運動。圖乙是重物落地后打點計時器打出的紙帶，紙帶上的小黑點是計數(shù)點，相鄰的兩計數(shù)點之間還有4個點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz。 (1)可以判斷紙帶的________(填“左端”或“右端”)與木塊連接。根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)可計算出打點計時器在打下A點、B點時木塊的速度vA、vB，其中vA＝________m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)要測量在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功WAB，還應(yīng)測量的物理量是________。(填入物理量前的字母) A．木板的長度l　　　　　　 B．木塊的質(zhì)量m1 C．木板的質(zhì)量m2 D．重物的質(zhì)量m3 E．木塊運動的時間t F．AB段的距離xAB (3)在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功的關(guān)系式WAB＝________。（用vA、vB和第(2)問中測得的物理量的字母表示） B A 7.（xx?西安交大附中三模?22）. （3分）如圖所示，質(zhì)量不同的兩個物體A和B，用跨過定滑輪的細(xì)繩相連．開始時B放在水平桌面上，A離地面有一定的高度，從靜止開始釋放讓它們運動，在運動過程中B始終碰不到滑輪，A著地后不反彈．不計滑輪與軸間摩擦及繩子和滑輪的質(zhì)量，用此裝置可測出B物體與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ． (1)在本實驗中需要用到的測量工具是________；需要測量的物理量是______________；（寫出物理量的名稱并用字母表示）。 (2)動摩擦因數(shù)μ的表達式為μ=______________ ． 8.(xx?永州三模?22)．(6分) 下圖是實驗室測定水平面和小物塊之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置，曲面AB與水平面相切于B點且固定。帶有遮光條的小物塊自曲面上面某一點釋放后沿水平面滑行最終停在C點，P為光電計時器的光電門，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。 A P B C 甲 數(shù)字計時器 乙 cm 2 3 0 10 20 5 15 1 （1）利用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度 cm； （2）實驗中除了測定遮光條的寬度外，還需要測量的物理量有 ； A．小物塊質(zhì)量 B．遮光條通過光電門的時間t C．光電門到C點的距離s D．小物塊釋放點的高度h O s A O h m D O s B O h C （3）為了減小實驗誤差，同學(xué)們采用圖象法來處理實驗數(shù)據(jù)，他們根據(jù)（2）測量的物理量，建立下圖所示的坐標(biāo)系來尋找關(guān)系，其中合理的是 。 9.（xx?寶雞三檢?22）、（7分）某同學(xué)在科普讀物上看到：“勁度系數(shù)為的彈簧從伸長量為x到恢復(fù)原長過程中，彈力做的功”。他設(shè)計了如下的實驗來驗證這個結(jié)論。 A．將一彈簧的下端固定在地面上，在彈簧附近豎直地固定一刻度尺，當(dāng)彈簧在豎直方向靜止不動時其上端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為，如圖甲所示。 B．用彈簧測力計拉著彈簧上端豎直向上緩慢移動，當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)為時，彈簧上端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為，如圖乙所示。則此彈簧的勁度系數(shù)= 。 C．把實驗桌放到彈簧附近，將一端帶有定滑輪、兩端裝有光電門的長木板放在桌面上，使滑輪正好在彈簧的正上方，用墊塊墊起長木板不帶滑輪的一端，如圖丙所示。 D．用天平測得小車（帶有遮光條）的質(zhì)量為，用游標(biāo)卡尺測遮光條寬度的結(jié)果如圖丁所示，則 。 E．打開光電門的開關(guān)，讓小車從光電門的上方以一定的初速度沿木板向下運動，測得小車通過光電門和時的遮光時間分別為和。改變墊塊的位置，重復(fù)實驗，直到=時保持木板和墊塊的位置不變。 F．用細(xì)繩通過滑輪將彈簧和小車相連，將小車?yán)焦怆婇T的上方某處，此時彈簧上端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為，已知小于光電門A、B之間的距離，如圖丙所示。由靜止釋放小車，測得小車通過光電門A和B時的遮光時間分別為和。 在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，若 （用實驗中測量的符號表示），就驗證了的結(jié)論。 10.（xx?聊城二模?21）.（8分）某活動小組利用圖甲裝置驗證機械能守恒定律。鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B，計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為，用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度，測出兩光電門間的距離為h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。 （1）用20分度的游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑，讀數(shù)如圖乙所示，鋼球直徑D=______cm。 （2）要驗證機械能守恒，只要比較________。 A. 是否相等 B. 是否相等 C. 是否相等 D. 是否相等 （3）鋼球通過光電門的平均速度________（選填“＞”、“＝”或“＜”）鋼球球心通過光電門的瞬時速度，由此產(chǎn)生的誤差_______（選填“能”或“不能”）通過增加實驗次數(shù)減小。 11.（xx?南平綜測?l 9）(1)(6分)用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置驗 證機械能守恒定律。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩光電門l、2，在滑塊上固定一豎直遮光條，滑塊用細(xì)線繞過定滑輪與鉤碼相連。 ①在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時，滑塊不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源后，給滑塊一個初速度， 使它從軌道右端向左運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間。下 列能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)整導(dǎo)軌水平的措施是_____________ A．調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些 B．調(diào)節(jié)P使軌道左端降低一些 C．遮光條的寬度應(yīng)適當(dāng)大一些 D．滑塊的質(zhì)量增大一些 ②實驗時，測出光電門1、2間的距離L，遮光條的寬度d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量M， 鉤碼質(zhì)量m，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1、2的時間t1、t2，則系統(tǒng)機械能守 恒成立的表達式是___________________________________________. 12.(xx?衡水高三調(diào)?22).（6分）利用如下右圖實驗裝置探究重物下落過程中動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化問題。 實驗操作步驟如下： A．按實驗要求安裝好實驗裝置； B．使重物靠近打點計時器，接著先接通電源，后放開紙帶，打點計時器在紙帶上打下一系列的點； C．下面左圖為一條符合實驗要求的紙帶，O點為打點計時器打下的第一點。分別測出若干連續(xù)點A、B、C……與O點之間的距離 (1)已知打點計時器的打點周期為T，重物質(zhì)量為m，重力加速度為g，結(jié)合實驗中所測得的h1、h2、h3，可得紙帶從O點下落到B點的過程中，重物增加的動能為____，減少的重力勢能為______。 (2)取打下0點時重物的重力勢能為零，計算出該重物下落不同高度h時所對應(yīng)的動能 和重力勢能 ，建立坐標(biāo)系，橫軸表示h，縱軸表示 和 ，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在圖中繪出圖線I和圖線Ⅱ。已求得圖線I斜率的絕對值為 k1，圖線Ⅱ的斜率的絕對值為k2 。則可求出重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為 ______（用 k1和k2 表示）。 第1講 力學(xué)實驗（A卷） 參考答案與詳解 1.【答案】0.15 【命題立意】本題旨在考查游標(biāo)卡尺的使用。 【解析】游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.053=0.15mm，所以最終讀數(shù)為：0mm+0.15mm=0.15mm， 故答案為：0.15 2.【答案】（1）運動狀態(tài)；（2）D 【命題立意】本題旨在考查自由落體運動。 【解析】（1）由圖可知，同一時刻，羽毛與蘋果自由下落都在同一位置，所以可得在下落過程中的任意時刻，羽毛的運動狀態(tài)與蘋果相同； （2）雖然羽毛與蘋果做自由落體，但不知開始下落位置，所以不能直接用勻變速直線運動的比例關(guān)系，故AB錯誤；由，得：，故D正確，C錯誤； 故選：D 故答案為：（1）運動狀態(tài)；（2）D。 3.【答案】（1）；（2）BC；（3）偏大 【命題立意】本題旨在考查探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系。 【解析】：（1）小車運動到B時的速度為： 根據(jù)運動學(xué)公式： 得： 則：； （2）、A、探究“小車的加速度與外力關(guān)系”時，只要保持小車質(zhì)量不變即可，沒有必要測量其質(zhì)量，故A錯誤； B、實驗中需要求出外力和加速度的大小，因此每次改變鉤碼，需要測量其質(zhì)量（或重力），但由于本實驗中使用了拉力傳感器，可以直接讀出小車所受拉力大小，都不需要測量其質(zhì)量（或重力），故B正確； C、外力做功：，調(diào)節(jié)滑輪高度，使連接小車的細(xì)線與軌 道平行，可以保證合外力不會發(fā)生變化，有助于提高實驗的精確度，故C正確 D、因為之前已有計算公式已經(jīng)列入其中，改變會讓改變，所以每次測量要保持小車從同一點靜止出發(fā)，故D錯誤。 故選：BC （3）、由知，若實驗中使用的擋光片有一定的寬度，其他條件不變，測出的小車加速度比真實值偏大。 故答案為：（1）；（2）BC；（3）偏大。 4.【答案】（1）BD；（2） 【命題立意】本題旨在考查探究功與速度變化的關(guān)系、探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。 【解析】（1）A、此裝置可以用來研究勻變速直線運動，但不需要平衡摩擦力，故A錯誤； B、利用此裝置探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”，通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度，故B正確； C、曲線的種類有雙曲線、拋物線、三角函數(shù)曲線等多種，所以若圖象是曲線，不能斷定曲線是雙曲線，即不能斷定加速度與質(zhì)量成反比，應(yīng)畫出圖象，故C錯誤； D、探究“功與速度變化的關(guān)系”實驗時，需要平衡摩擦力，方法是將木板帶打點計時器的一端適當(dāng)墊高，這樣做的目的是利用小車重力沿斜面分力補償小車運動中所受阻力的影響，從而小車受到的合力即為繩子的拉力，故D正確。 故選：BD （2）設(shè)小車質(zhì)量為，鉤碼質(zhì)量為，則對小車有：① 對鉤碼有： ② 聯(lián)立①②解得： 將上式變形為：，可見當(dāng)時，加速度趨近于。 故答案為：（1）BD；（2）. 5.【答案】（1）BC；（2）勻速直線；（3）；（4）、；（5）C 【命題立意】本題旨在考查驗證牛頓第二運動定律。 【解析】（1）本實驗還需要天平來測量小車和砝碼、砂和砂桶的質(zhì)量；由于選用的是電磁打點計時器，所以還需要低壓交流電源，故選；BC； （2）實驗中，需要補償打點計時器對小車的阻力及其它阻力，所以需把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動； （3）設(shè)繩子上拉力為F，以整體為研究對象有，解得，以為研究對象有繩子的拉力，顯然要有必有，故有，即只有時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于小吊盤和盤中物塊的重力．所以為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時，小車所受的拉力近似不變，小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)該遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量； （4）由，得：，代入數(shù)據(jù)，解得： ； （5）該同學(xué)已補償了打點計時器對小車的阻力及其它阻力，在處理數(shù)據(jù)時，他以小車的加速度的倒數(shù)為縱軸，以M為橫軸，隨質(zhì)量增大，減小，故選：C。 故答案為：（1）BC；（2）勻速直線；（3）；（4）、；（5）C。 6.【命題立意】本題考查動能定理 【答案】I. (1) 右端；0.72 （每空2分） (2) B； 7.【答案】（1）天平、刻度尺；A距地面的高度，B在桌面上滑行的總距離，A、B的質(zhì)量、；（2）。 【命題立意】本試題旨在考查探究影響摩擦力的大小的因素、牛頓第二定律。 【解析】設(shè)A距地面的高度，B在桌面上滑行的總距離，A、B的質(zhì)量、 從開始釋放讓它們運動，到A著地，根據(jù)系統(tǒng)能量守恒得： ① 從A著地到B停在桌面上，根據(jù)能量守恒得： ② 由①②解得： 故答案為：（1）天平、刻度尺；A距地面的高度，B在桌面上滑行的總距離，A、B的質(zhì)量、；（2）。 8.【答案】（1）1.060；（2）BC；（3）B 【命題立意】本試題旨在考查探究影響摩擦力的大小的因素。 【解析】（1）主尺的刻度：1cm，游標(biāo)尺上的第12個刻度與主尺的刻度對齊，讀數(shù)是：0.0512=0.60mm， 總讀數(shù)：10mm+0.60mm=10.60mm=1.060cm； （2）實驗的原理：根據(jù)遮光條的寬度與滑塊通過光電門的時間即可求得滑塊的速度：， B到C的過程中，摩擦力做功，根據(jù)動能定理得：， 聯(lián)立以上兩個公式得動摩擦因數(shù)的表達式：， 還需要測量的物理量是：光電門P與C之間的距離s，與遮光條通過光電門的時間，故BC正確，AD錯誤； （3）由動摩擦因數(shù)的表達式可知，與和的乘積成反比，所以與的圖線是過原點的直線，應(yīng)該建立的坐標(biāo)系為：縱坐標(biāo)用物理量，橫坐標(biāo)用物理量，即B正確，ACD錯誤。 故答案為：（1）1.060；（2）BC；（3）B 9.【答案】B、；D、；F、 【命題立意】本題旨在考查探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系。 【解析】B、由題意可知，此時彈簧的彈力等于彈簧測力計的拉力，即： 此時彈簧的形變量為： 由，得：； D、由圖可知游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為：，游尺讀數(shù)為：，則游標(biāo)卡尺最后讀數(shù)為： 依據(jù)題意，小車整個運動過程中，只有彈力做功，就彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，即：，有：，即： 故答案為：B、；D、；F、。 10.【答案】（1）0.950cm；（2）D；（3）＜、不能 【命題立意】本題旨在考查驗證機械能守恒定律。 【解析】（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：0.9cm，游標(biāo)尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對 齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為0.0510mm=0.50mm，所以最終讀數(shù)為：0.950cm； （2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故： 根據(jù)機械能守恒的表達式有： 即只要比較與是否相等，故選：D （3）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個過程中中間時刻速度，所以鋼球通過光電門的平均速度＜鋼球球心通過光電門的瞬時速度，由此產(chǎn)生的誤差不能通過增加實驗次數(shù)減小。 故答案為：（1）0.950cm；（2）D；（3）＜、不能。 【易錯警示】對于基本測量儀器如游標(biāo)卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，正確使用這些基本儀器進行有關(guān)測量。無論采用什么樣的方法來驗證機械能守恒，明確其實驗原理都是解決問題的關(guān)鍵，同時在處理數(shù)據(jù)時，要靈活應(yīng)用所學(xué)運動學(xué)的基本規(guī)律。 11.【答案】（1）A；（2）mgL= 【命題立意】本題旨在考察驗證機械能守恒定律實驗 【解析】明確實驗原理以及氣墊導(dǎo)軌裝置的特點可正確解答； 表示出鉤碼的重力勢能減少量和系統(tǒng)動能增加量的大小來驗證機械能守恒定律 （1）不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運動的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間．說明滑塊做加速運動，也就是左端低，右端高．所以實施下列措施能夠達到實驗調(diào)整目標(biāo)的是調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些，調(diào)節(jié)Q使軌道右端降低一些． 故選：A． （2）實驗時，測出光電門1、2間的距離L，遮光條的寬度d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m．由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1、2的時間t1、t2， 滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度． 鉤碼的重力勢能減少了：mgL，系統(tǒng)動能增加了： 則系統(tǒng)機械能守恒成立的表達式是mgL= 12.【答案】（1）、；（2） 【命題立意】本題旨在考查驗證機械能守恒定律。 【解析】（1）B點的瞬時速度： 則重物動能的增加量： 重力勢能的減小量為： （2）取打下O點時重物的重力勢能為零，因為初位置的動能為零，則機械能為零，每個位置對應(yīng)的重力勢能和動能互為相反數(shù)，即重力勢能的絕對值與動能相等，而圖線的斜率不同，原因是重物和紙帶下落過程中需要克服阻力做功。 根據(jù)動能定理，得：，則： 圖線斜率： 圖線斜率：，知：，則： 所以重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為： 故答案為：（1）、；（2）。