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2019-2020年高三物理二輪復(fù)習(xí) 作業(yè)卷三十六 力學(xué)實(shí)驗(yàn)1（含解析） 一 、實(shí)驗(yàn)題（本大題共4小題 。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的） 1.（xx山東高考真題）某同學(xué)通過(guò)下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)步驟： ①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。 ②如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí)，將橡皮筋兩端的位置記為O1、O2，記錄彈簧秤的示數(shù)F，測(cè)量并記錄O1、O2間的距離（即橡皮筋的長(zhǎng)度l）。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50N，測(cè)出所對(duì)應(yīng)的l，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示： F(N) 0 0.50 1.00 1.05 2.00 2.50 l (cm) l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 ③找出②中F=2.50N時(shí)橡皮筋兩端的位置，重新記為、，橡皮筋的拉力記為。 ④在秤鉤上涂抹少許潤(rùn)滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達(dá)到O點(diǎn)，將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB。 完成下列作圖和填空： （1）利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標(biāo)紙上畫(huà)出F—l圖線，根據(jù)圖線求得l0=_____cm。 （2）測(cè)得OA=6.00cm，OB=7.60cm，則FOA的大小為_(kāi)_______N。 （3）根據(jù)給出的標(biāo)度，在答題卡上作出FOA和FOB的合力的圖示。 （4）通過(guò)比較與________的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 2.（xx廣東高考真題）（1）(8分)某同學(xué)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取? ①請(qǐng)完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟：按圖1(a)安裝實(shí)驗(yàn)器材并連接電源；豎直提起系起有重物的紙帶，使重物 (填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)計(jì)時(shí)器下端； ， ，使重物自由下落；關(guān)閉電源，取出紙帶；換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 ②圖1(b)和(c)是實(shí)驗(yàn)獲得的兩條紙帶，應(yīng)選取 (填“b”或“c”)來(lái)計(jì)算重力加速度。在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下，得到的結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要原因是空氣阻力? 。 （2）某實(shí)驗(yàn)小組研究?jī)蓚€(gè)未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為1Ω)、定值電阻等。 ①使用多用電表粗測(cè)元件X的電阻。選擇“1”歐姆檔測(cè)量，示數(shù)如圖2(a)所示，讀數(shù)為 Ω。據(jù)此應(yīng)選擇圖2中的 （填“b”或“c”）電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ②連接所選電路，閉合S；滑動(dòng)變阻器的滑片P從左向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)逐漸 (填“增大”或“減小”)；依次記錄電流及相應(yīng)的電壓；將元件X換成元件Y，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 ③圖3(a)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U-I圖線，由圖可判斷元件 (填“X”或“Y”)是非線性元件。 ④該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R＝21Ω的定值電阻，測(cè)量待測(cè)電池組的電動(dòng)勢(shì)E和電阻r，如圖3(b)所示。閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00V；斷開(kāi)S2，讀數(shù)為1.00V，利用圖3(a)可算得E＝ V，r＝ Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表)。 3.⑴張紅同學(xué)在用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)時(shí)， ①、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用__________（填 “交流”或 “直流”）電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓是220V． ②、從打出的若干紙帶中選出了如圖所示的一條（每?jī)牲c(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出來(lái)）,上面的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率50Hz. 6 5 4 3 2 1 0 13.80 11.85 9.92 17.96 10.10 4.08 單位：cm 計(jì)算出紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)2、4時(shí)小車的瞬時(shí)速度分別為v2=________、v4=_______;和該勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a=______________。（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字） A V1 S1 ⑵.如圖所示，這個(gè)裝置實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)電源，閉合所有開(kāi)關(guān)，并改變滑動(dòng)變阻器阻值，觀察電壓表V1、V2示數(shù)的變化，得到如下所示的數(shù)據(jù)：某一次的測(cè)量值為電壓表U1=1.4V,U2=0.1V.改變滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭，向右滑動(dòng)一段距離．發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)變?yōu)?.50A，電壓表U1讀數(shù)變化了0.4V，由上面數(shù)據(jù)可求：①電源電動(dòng)勢(shì)E=_________V；②電源的內(nèi)阻為r=__________Ω，（不考慮到電流表和電壓表內(nèi)阻的影響） 4.如圖為用拉力傳感器和速度傳感器探究“加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置。用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長(zhǎng)木板上相距為L(zhǎng)＝48.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，分別記錄細(xì)線拉力和小車到達(dá)A、B時(shí)的速率。 速度傳感器 速度傳感器 拉力傳感器 B A (1)本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的說(shuō)法正確的是：( ) A．兩速度傳感器之間的距離應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)些 B．要調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜角度，平衡小車受到的摩擦力 C．應(yīng)先釋放小車，再接通速度傳感器的電源 D．改變所掛鉤碼的數(shù)量時(shí)，要使所掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量 E．不必用天平測(cè)出小車和車上的拉力傳感器的總質(zhì)量 (2)某同學(xué)在右表中記錄了實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)，是兩個(gè)速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達(dá)式為a = ，表中第3次實(shí)驗(yàn)缺失的數(shù)據(jù)是_______m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）； （3）表中a與F并不成正比，這是由于__________(填寫(xiě)“平衡摩擦力不足”或“平衡摩擦力過(guò)度”)造成的 次數(shù) F(N) 1 0.60 0.77 0.80 2 1.04 1.61 1.68 3 1.42 2.34 4 2.00 3.48 3.63 5 2.62 4.65 4.84 6 3.00 5.49 5.72 5. 某同學(xué)想研究彈簧的彈性勢(shì)能Ep和彈簧形變量x間的函數(shù)關(guān)系。設(shè)想用水平力緩慢地將彈簧從原長(zhǎng)拉伸x,該過(guò)程拉力做的功W等于彈性勢(shì)能的增加,即Ep。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)所得,彈力F和彈簧伸長(zhǎng)x的關(guān)系為F=kx。拉力的平均值為kx,所以W=kx2。他猜想彈性勢(shì)能的表達(dá)式應(yīng)該就是Ep=kx2。他找到一根彈簧、一個(gè)木板、一個(gè)重G=5.0N的長(zhǎng)方體形金屬塊，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，利用一把毫米刻度尺來(lái)驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論。步驟是： （1）將金屬塊懸掛在該彈簧下方，靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為1.00cm,由此得出該彈簧在受到單位作用力時(shí)的伸長(zhǎng)量，即F=kx式中的比例系數(shù)k為_(kāi)_______N/m； （2）將金屬塊放在長(zhǎng)木板上，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，當(dāng)金屬塊剛好能勻速下滑時(shí)測(cè)出斜面的高度為10.00cm,底邊長(zhǎng)為40.00cm,由此測(cè)得金屬塊和長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=______。 （3）如圖將木板固定在地面上，金屬塊放置于木板上。彈簧一端固定在豎直墻上，另一端與金屬塊接觸，用手向左壓金屬塊使彈簧壓縮一定長(zhǎng)度后由靜止釋放，滑塊脫離彈簧后，又沿長(zhǎng)木板滑行一段距離而停下。測(cè)出每次彈簧的壓縮量x和金屬塊脫離彈簧后在長(zhǎng)木板上滑行的距離s，將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)填寫(xiě)在下面的表格中。 X/cm 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 S/cm 3.00 6.02 10.05 14.96 20.97 28.05 為驗(yàn)證結(jié)果是否符合猜想Ep=kx2，則應(yīng)該根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出得圖像為（ ） A：圖像 B：圖像 C：圖像 D：圖像 在右圖的坐標(biāo)系中作出你所選擇的的圖像，請(qǐng)注明橫縱坐標(biāo)所代表的物理量及單位，并注明你所選的標(biāo)度，由圖可得到Ep和x2間的關(guān)系式為 則該同學(xué)的猜想是 （填“正確”或者“錯(cuò)誤”）的。 6.（xx?海淀區(qū)模擬）甲、乙兩位同學(xué)在“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)中，使用了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置． ①實(shí)驗(yàn)時(shí)他們先調(diào)整墊木的位置，使小車不掛配重時(shí)能在傾斜的長(zhǎng)木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是　 ?。? ②此后，甲同學(xué)把細(xì)線系在小車上并繞過(guò)定滑輪懸掛若干配重片．在小車質(zhì)量一定的情況下，多次改變配重片數(shù)量，每改變一次就釋放一次小車，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的多條紙帶．圖2是其中一條紙帶的一部分，O、A、B、C為4個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上．通過(guò)對(duì)紙帶的測(cè)量，可知小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度大小為　 　m/s2（保留2位有效數(shù)字）． ③根據(jù)多條紙帶的數(shù)據(jù)，甲同學(xué)繪制了小車加速度與小車所受拉力（測(cè)量出配重的重力作為小車所受拉力大小）的a﹣F圖象，如圖3所示．由圖象可知　 ?。ㄟx填選項(xiàng)前的字母） A．當(dāng)小車質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受合外力成正比 B．當(dāng)小車所受合外力一定時(shí)，其加速度與質(zhì)量成反比 C．小車的質(zhì)量約等于0.3kg D．小車的質(zhì)量約等于3.3kg ④乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)，因配重片數(shù)量不足改用5個(gè)質(zhì)量為20g的鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．他首先將鉤碼全部掛上，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，并計(jì)算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度；之后每次將懸掛的鉤碼取下一個(gè)并固定在小車上，重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，且每次實(shí)驗(yàn)前均調(diào)整墊木的位置，使小車不掛配重時(shí)能在傾斜的長(zhǎng)木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪制出小車加速度與懸掛的鉤碼所受重力的關(guān)系圖線．關(guān)于這一圖線下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是　 ?。ㄟx填選項(xiàng)前的字母） A．可由該圖線計(jì)算出小車和5個(gè)鉤碼質(zhì)量之和 B．只有當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于懸掛鉤碼的質(zhì)量時(shí)，該圖線才是一條直線 C．無(wú)論小車質(zhì)量是否遠(yuǎn)大于懸掛鉤碼的質(zhì)量，該圖線都是一條直線． xx萬(wàn)卷作業(yè)卷（三十六）答案解析 一 、實(shí)驗(yàn)題 1. 【答案】（1）10.00；（2）1.80；（3）如圖；（4）FOO’ 【解析】（1）做出F-l圖像，求得直線的截距即為l0，可得l0=10.00cm ； （2）可計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)為；若OA=6.00cm，OB=7.60cm，則彈簧的彈力；則此時(shí)； （3）如圖； （4）通過(guò)比較F’和FOO’的大小和方向，可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論. 2. 【答案】⑴①靠近，先通電源，再釋放紙帶；②b，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的阻力；⑵①10，b；②增大；③Y；④3.2，0.50 【解析】(1)①為使紙帶上打出的點(diǎn)較多，應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的下端，接通電源，釋放紙帶，使重物自由下落。 ②由于重物下落過(guò)程是做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此打出的紙帶上的點(diǎn)間間隔應(yīng)均勻增大，因此應(yīng)選用1(b)所示的紙帶。實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋饕驗(yàn)榭諝庾枇凹垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦力的影響。 (2)①由2(a)圖可知，多用電表的讀數(shù)為10 Ω，由于元件的電阻較小，電路圖應(yīng)選用電流表外接法，即選擇2(b)。 ②當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移時(shí)，元件兩端的電壓增大，電流表的示數(shù)增大。 ③由于Y元件的U—I圖線是曲線，因此Y是非線性元件。 ④設(shè)線性元件的電阻為R，由U—I圖線可知，，則S、S均閉合時(shí)，，S閉合，S斷開(kāi)時(shí)，，解得E=3.15V，r=0.50Ω。體重要求保留兩位有效數(shù)字，故取E=3.2V，r=0.50Ω 3.⑴交流（2分）、0.694m/s（3分）、1.09m/s（3分）、1.96m/s2（4分）；⑵E=1.5V（3分）、r=1Ω（3分） ⑴、解：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上2、4點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小． 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大?。?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T=0.10s， 故答案為：交流、0.694m/s、1.09m/s、1.96m/s2 ⑵、解：電壓表U1測(cè)量的是路端電壓，電壓表U2測(cè)量的是內(nèi)電壓 滑動(dòng)頭向右滑動(dòng)一段距離,外電阻減少，干路電流增加，路端電壓增加 第二次的路端電壓為 分 由閉合電路歐姆定律得 r=1Ω 4.ABE（2分） （2分） 2.44（1分 ） 平衡摩擦力不足（2分 ） 5.（1）。 （2）金屬塊剛好能沿斜面勻速下滑，則有mgsinθ=μmgcosθ，即得金屬塊和長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=tanθ=h/L=0.25。 （3）D， 圖略， 根據(jù)圖線求得Ep和x2間的關(guān)系式為Ep=250x2，該同學(xué)的猜想是正確的 0 5420 10 150 0 20 0 25 30 35 40 2 4 6 8 10 12 14 16 ● ● ● ● ● ● 6.【考點(diǎn)】： 驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律． 【專題】： 實(shí)驗(yàn)題． 【分析】： （1）正確的a﹣F圖象應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的直線，由于平衡摩擦力過(guò)度，因此圖象在縱軸上有截距， （2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大?。? （3）明確圖象的性質(zhì)，根據(jù)圖象可求得； （4）對(duì)整體進(jìn)行分析，由牛頓第二定律可求得質(zhì)量． 【解析】： 解：①）為了克服摩擦力的影響，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)墊高一側(cè)，從而使重力的分力與摩擦力相互平衡；從而使小車受到的拉力為合外力； ②由△x=aT2可得：a==0.49m/s2； ③A、圖象為a﹣F圖象，則由圖象可知，質(zhì)量一定時(shí)，加速度與拉力成正比；故A正確， B、因圖象中無(wú)法顯示質(zhì)量，故無(wú)法確定加速度與質(zhì)量的關(guān)系；故B錯(cuò)誤； C、由F=ma可知，圖象的斜率表示物體的質(zhì)量，則可求得物體的質(zhì)量m==0.3kg；故C正確，D錯(cuò)誤； ④對(duì)鉤碼和小車整體分析可知，整體受到的拉力為鉤碼的重力，質(zhì)量是整體的質(zhì)量；由F=ma可知，作出的圖象一定為直線；且圖象的斜率一定為整體的質(zhì)量；故AC正確，B錯(cuò)誤； 本題選錯(cuò)誤的；故選：B． 故答案為：①為了平衡小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程所受摩擦力；②0.49）；③AC；④B 【點(diǎn)評(píng)】： 在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，同時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)物理知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，加強(qiáng)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力．掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)加速度．