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2019-2020年高考物理二輪復習 第一部分 考前復習方略 專題十二 力學實驗限時訓練 1．(xx東北三校二聯(lián))讀出下圖中游標卡尺(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山東濟南一模)由于當年實驗條件的限制，伽利略無法直接對落體運動進行實驗研究，而今天即使在中學實驗室里，我們也可以通過實驗來驗證落體運動的規(guī)律．如圖是某次實驗中獲得的質(zhì)量為m的小球下落時的頻閃照片，頻閃間隔是 s．根據(jù)此照片計算(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)某同學用兩個彈簧測力計、細線和橡皮條做共點力合成實驗，最后畫出了如圖所示的圖． (1)在圖上標出的F1、F2、F和F′四個力中，力______不是由彈簧測力計直接測得的，比較力F與力F′的大小和方向基本相同，這就驗證了共點力合成的平行四邊形定則． (2)某同學對此實驗的一些說法，其中正確的是(　　) A．如果手頭只有一個彈簧測力計，改變方法也可以完成實驗 B．用兩個測力計拉線時，橡皮條應沿兩線夾角的角平分線 C．拉橡皮條的線要長一些，用以標記同一細線方向的兩點要相距遠些 D．拉橡皮條時，細線應沿彈簧測力計的軸線 E．在用一個測力計和同時用兩個測力計拉線時，只需這兩次橡皮條的伸長量相同就行 解析：(1)本實驗是通過用兩個彈簧測力計的拉力作出的平行四邊形得出合力，只要合力與只用一個彈簧測力計時的拉力基本相同，則實驗成功；由題圖可知F′是由平行四邊形定則得出的，故F′不是由彈簧測力計直接測得的． (2)如果只有一個彈簧測力計，則可以交替測出各邊的拉力，但要保證兩次拉的時候效果相同，故A正確；只要橡皮條與線的結(jié)點兩次都到達同一點即可，即兩次效果相同，而對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錯誤；為了減小誤差，拉橡皮條的細線需長些，標記方向的兩點要遠些，故C正確；只有細線和彈簧測力計的軸線在一條直線上時，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；在用一個測力計和同時用兩個測力計拉線時，每次要使橡皮條形變的長度和方向都相同，即使結(jié)點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錯誤． 答案：(1)F′　(2)ACD 4．(xx高考福建卷)某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗． 　　　　　 甲　　　　　　乙　　　　　　丙 (1)圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，其示數(shù)為7.73 cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度，此時彈簧的伸長量Δl為________cm； (2)本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關于此操作，下列選項中規(guī)范的做法是________；(填選項前的字母) A．逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重 B．隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重 (3)圖丙是該同學描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關系圖線，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)如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓運動定律，小車上固定一個盒子，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，對應的加速度a則從打下的紙帶中計算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個相應的加速度．本次實驗中，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，圖象是一條過原點的直線． ①a－F圖象斜率的物理意義是________________________． ②你認為把沙桶的總重力mg當作合外力F是否合理？ 答：________(選填“合理”或“不合理”)． ③本次實驗中，是否應該滿足M ?m這樣的條件？ 答：________(選填“是”或“否”)； 理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)驗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，驗證加速度與質(zhì)量的關系．本次實驗中，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，以加速度a為縱軸，應該以________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，研究對象是整個系統(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，以加速度a為縱軸，應以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　因為實驗的研究對象是整個系統(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)在探究動能定理的實驗中，某實驗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，一端與細繩相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大?。┻^打點計時器的紙帶與小車尾部相連接，打點計時器打點周期為T，實驗的部分步驟如下： (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，直到打點計時器在紙帶上打出一系列________的點． (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，將小車停在打點計時器附近，先接通拉力傳感器和打點計時器的電源，然后________，打出一條紙帶，關閉電源． (3)在打出的紙帶中選擇一條比較理想的紙帶如圖乙所示，在紙帶上按打點先后順序依次取O、A、B、C、D、E等多個計數(shù)點，各個計數(shù)點到O點間的距離分別用hA、hB、hC、hD、hE、……表示，則小車和拉力傳感器在計時器打下D點時的動能表達式為____________，若拉力傳感器的讀數(shù)為F，計時器打下A點到打下D點過程中，細繩拉力對小車所做功的表達式為__________． (4)某同學以A點為起始點，以A點到各個計數(shù)點動能的增量ΔEk為縱坐標，以A點到各個計數(shù)點拉力對小車所做的功W為橫坐標，得到一條過原點的傾角為45的直線，由此可以得到的結(jié)論是________________________． 解析：(1)當打點計時器能在紙帶上打出一系列間距相等的點時，小車做勻速直線運動，受力平衡． (2)在組裝好實驗裝置的基礎上，進行實驗時應先接通電源，再釋放小車． (3)D點的瞬時速度等于CE段的平均速度，即vD＝，故打下D點時的動能為EkD＝Mv＝；拉力對小車做的功為W＝F(hD－h(huán)A)． (4)因圖線是一條過原點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能的變化量 7．(xx南昌一模)在驗證機械能守恒定律的實驗中，使質(zhì)量為m＝1.00 kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示．O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的連續(xù)點中的三個點．已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，當?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)，應取圖中O點到________點來驗證機械能守恒定律較為簡便； (2)從O點到(1)問中所取的點，重物重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動能增加量ΔEk＝________J；(結(jié)果取三位有效數(shù)字) (3)若測出紙帶上所有各點到O點之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點的速度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)驗證機械能守恒時，我們驗證的是減少的重力勢能ΔEp＝mgh和增加的動能ΔEk＝mv2之間的關系，因B點能夠測出h和v的數(shù)據(jù)，而A、C兩點無法測出v，故選B點． (2)減少的重力勢能ΔEp＝mgh＝1.88 J，B點的速度vB＝＝10－2 m/s＝1.92 m/s，所以增加的動能ΔEk＝mv＝1.84 J. (3)在實驗允許的誤差范圍內(nèi)可認為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)某物理小組的同學設計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗．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時，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 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)過凹形橋最低點時對橋的壓力為________N；小車通過最低點時的速度大小為________m/s(重力加速度大小取9.80 m/s2，計算結(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)過最低點時托盤秤的示數(shù)為 m＝ kg＝1.81 kg. 小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為 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， 對小車，在最低點時由牛頓第二定律得 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)某同學用圖甲所示的實驗裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)．已知打點計時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，圖中標出了五個連續(xù)點之間的距離． 甲 乙 (1)物塊下滑時的加速度a＝________ m/s2，打C點時物塊的速度v＝________ m/s； (2)已知重力加速度大小為g，為求出動摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是________(填正確答案標號)． 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動，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點速度v＝＝ m/s≈1.79 m/s. (2)對物塊進行受力分析如圖，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)某同學探究小磁鐵在銅管中下落時受電磁阻尼作用的運動規(guī)律．實驗裝置如圖甲所示，打點計時器的電源為50 Hz的交流電． (1)下列實驗操作中，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．在磁鐵下落的同時接通打點計時器的電源 (2)該同學按正確的步驟進行實驗(記為“實驗①”)，將磁鐵從管口處釋放，打出一條紙帶，取開始下落的一段，確定一合適的點為O點，每隔一個計時點取一個計數(shù)點，標為1，2，…，8.用刻度尺量出各計數(shù)點的相鄰兩計時點到O點的距離，記錄在紙帶上，如圖乙所示． 乙 計算相鄰計時點間的平均速度，粗略地表示各計數(shù)點的速度，抄入下表．請將表中的數(shù)據(jù)補充完整． 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)分析上表的實驗數(shù)據(jù)可知：在這段紙帶記錄的時間內(nèi)，磁鐵運動速度的變化情況是________________________________________________________________________； 磁鐵受到阻尼作用的變化情況是________________________________________________________________________． (4)該同學將裝置中的銅管更換為相同尺寸的塑料管，重復上述實驗操作(記為“實驗②”)，結(jié)果表明磁鐵下落的運動規(guī)律與自由落體運動規(guī)律幾乎相同．請問實驗②是為了說明什么？對比實驗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受電磁阻尼作用的運動規(guī)律，應讓銅管豎直地固定在限位孔正下方，避免小磁鐵下落時與銅管發(fā)生碰撞，選項A正確；紙帶穿過限位孔，要壓在復寫紙下面，使打點計時器工作時紙帶上點跡清晰，選項B正確；用手只捏住磁鐵，不能使紙帶保持豎直，磁鐵下落時紙帶與打點計時器間有較大阻力，故應捏住紙帶的上端，讓磁鐵從靜止釋放，選項C不正確；應先接通打點計時器的電源再松開紙帶，選項D不正確． (2)計數(shù)點“4”的速度用它兩側(cè)相鄰計時點之間的平均速度來表示，故v4＝ cm/s＝39.0 cm/s. (3)由各計數(shù)點速度表可以看出，磁鐵運動的速度逐漸增大到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)實驗②中磁鐵在塑料管中下落運動規(guī)律與自由落體運動規(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．對比實驗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