2020屆高考物理專題復習檢測專題六：力學實驗與創(chuàng)新

1、精品文檔 666 專題六物理實驗第 1 講力學實驗與創(chuàng)新( 建議用時 :40 分鐘滿分:100 分) 1.(10 分) 某同學利用如圖 (甲) 裝置做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”實驗 . (1) 在安裝刻度尺時 , 必須使刻度尺保持狀態(tài). (2) 圖( 乙) 是彈簧彈力大小 f與彈簧伸長量 x 的 f-x 圖象, 由圖可求出彈簧的勁度系數(shù)為 n/m, 圖線不過坐標原點的原因是. 解析:(1) 為了準確測量減小誤差 , 在安裝刻度尺時 , 必須使刻度尺保持豎直狀態(tài) . (2) 在 f-x 圖象中 ,斜率表示彈簧的勁度示數(shù), 則 k= n/m= 200 n/m; 圖線不過原點說明沒有力時有了伸長

2、量, 故說明彈簧自身存在重力 . 答案:(1) 豎直(2)200 彈簧自身存在重力2.(15 分)(2019 江蘇南通三模 ) 驗證“力的平行四邊形定則”, 如圖( 甲)所示, 實驗步驟如下 : 精品文檔 666 用兩個相同的彈簧測力計互成角度地拉細繩套, 使橡皮條伸長 , 結點到達紙面上某一位置 , 記為 o1; 記錄兩個彈簧測力計的拉力f1和 f2的大小和方向 ; 只用一個彈簧測力計 , 將結點仍拉到位置o1, 記錄彈簧測力計的拉力 f3的大小和方向 ; 按照力的圖示要求 , 作出拉力 f1,f2,f3; 根據(jù)力的平行四邊形定則作出f1和 f2的合力 f; 比較 f3和 f 的一致程度 .

3、 (1) 下列說法中正確的是. a.應使橡皮條與兩繩夾角的平分線在同一直線上b.為了便于計算合力大小, 兩繩間夾角應取30,45 ,90 等特殊角度c.系在橡皮條末端的兩繩要一樣長d.同時改變兩個彈簧測力計的拉力, 結點可能保持在位置o1(2) 改變 f1,f2, 重復步驟至進行第二次實驗, 記下結點位置 o2, 位置 o2( 選填“必須”或“不必”)與位置 o1相同. (3) 實驗記錄紙如圖 ( 乙)所示, 兩彈簧測力計共同作用時, 拉力 f1和 f2的方向分別過 p1和 p2點, 兩個力的大小分別為f1=3.0 n,f2=3.5 n. 請根據(jù)圖中給出的標度作出f1和f2的合力, 測得合力

4、f= n.( 保留兩位有效數(shù)字 ) 精品文檔 666 (4) 實驗中, 用兩個彈簧測力計同時拉, 兩繩夾角小于 90, 一個彈簧測力計示數(shù)接近量程 , 另一個為量程的一半 ,請說明這樣操作( 選填“合理”或 “不合理”), 理由是. 解析:(1) 兩細繩拉橡皮條時 , 只要確保拉到同一點即可, 兩繩間夾角不一定取 30,45 ,90 等特殊角度 , 合力不需要一定過兩分力的角平分線 , 故 a,b 錯誤; 細繩的作用是能顯示出力的方向, 所以不必須等長, 故 c錯誤; 同時改變兩個彈簧測力計的拉力, 結點可能保持在位置o1, 故 d正確. (2) 改變 f1,f2, 重復步驟至進行第二次實驗,

5、 因為兩次是不同的實驗, 則位置 o2不必與第一次位置o1相同. (3) 根據(jù)平行四邊形定則作出f2與 f1的合力 , 如圖所示 , 測得合力f=4.0 n. (4) 由題意知 , 兩分力夾角小于 90, 故合力一定大于其中任何一個分力, 一個彈簧測力計示數(shù)接近量程, 那么只用一個彈簧測力計拉時會超過其量程 , 故這樣操作不合理 . 精品文檔 666 答案:(1)d (2) 不必(3) 見解析圖4.0 (4) 不合理只用一個彈簧測力計拉時會超過其量程3.(15 分)(2019 全國卷 ,22) 甲乙兩位同學設計了利用數(shù)碼相機的連拍功能測重力加速度的實驗. 實驗中 , 甲同學負責釋放金屬小球,

6、乙同學負責在小球自由下落的時候拍照. 已知相機每間隔 0.1 s 拍 1 幅照片. (1) 若要從拍得的照片中獲取必要的信息, 在此實驗中還必須使用的器材是.( 填正確答案標號 ) a.米尺b.秒表c.光電門 d. 天平(2) 簡述你選擇的器材在本實驗中的使用方法. 答: . (3) 實驗中兩同學由連續(xù)3 幅照片上小球的位置a,b 和 c 得到 ab= 24.5 cm,ac=58.7 cm,則該地的重力加速度大小為g= m/s2.( 保留 2 位有效數(shù)字 ) 解析:(1) 此實驗用數(shù)碼相機替代打點計時器, 但實驗原理是相同的 ,仍然需要米尺來測量小球下落的位置之間的距離, 故選 a.(2) 用

7、米尺測量照片之間小球的位移, 所以要使小球下落時盡量靠近米尺.(3) 可利用逐差法來計算加速度,bc=ac-ab=34.2 cm,故 g= =m/s2=9.7 m/s2. 精品文檔 666 答案:(1)a (2) 將米尺豎直放置 , 使小球下落時盡量靠近米尺(3)9.7 4.(15 分)(2019 福建泉州模擬 )為了驗證動量守恒定律 , 某實驗小組選取兩個材質(zhì)相同而質(zhì)量不同的滑塊a 和 b,并按下述步驟進行了實驗: 在 a,b的相撞面分別粘上橡皮泥, 便于二者相撞后連成一體; 實驗裝置如圖 ( 甲) 所示, 鋁質(zhì)粗糙導軌槽固定在水平桌面上, 其傾斜面的右端和水平段的左端由一小段圓弧連接, 在

8、導軌槽的側面且與水平導軌等高處安裝一臺數(shù)碼頻閃照相機; 將滑塊 b靜置于槽的水平段某處 , 滑塊 a由槽的傾斜面適當位置靜止釋放 , 同時開始頻閃拍攝 , 直至兩滑塊停止運動 , 得到一幅多次曝光的照片 ; 多次重復步驟 , 得到多幅照片 , 挑選其中最理想的一幅,打印出來 ,將刻度尺緊靠照片放置 , 如圖(乙)所示. 請對上述操作進行分析并回答以下問題: (1) 分析圖(乙) 可知,a,b 滑塊碰撞發(fā)生的位置是.( 填選項前的字母) a.在 p5,p6之間b.在 p6處精品文檔 666 c.在 p6,p7之間(2) 為了驗證碰撞中動量是否守恒, 必須直接測量或讀取的物理量是. a.a,b 兩

9、滑塊的質(zhì)量 m1和 m2b.頻閃照相的周期t c.滑塊與導軌間的動摩擦因數(shù)d.照片上測量的 s34,s45和 s56,s67e.照片上測量的 s45,s56和 s67,s78(3) 此實驗驗證動量守恒的表達式是. 用第(2) 問中的符號表示 解析:(1)p6之前滑塊 a的運動距離越來越小 , 但每兩段之間距離的差值都相等 , 說明滑塊 a在 p6位置之前一直做勻減速運動; 而在 p6位置之后滑塊 a運動的距離明顯減小 , 說明滑塊 a,b 恰好在 p6位置處發(fā)生碰撞. (2)(3)設碰撞前滑塊 a在 p4,p5,p6的速度分別為 v4,v5,v6, 碰撞后 , 整體在 p6,p7,p8的速度分

10、別為 v6,v7,v8, 則 v4=,v5=, 又因為 v5=, 得到碰撞前滑塊a速度 v6=, 由于 p6位置之前滑塊 a是做勻變速運動 , 則 s45-s34=s56-s45, 聯(lián)立可得 v6=, 精品文檔 666 同理, 碰撞后整體的速度v6=, 原來需要驗證的方程為m1v6=(m1+m2)v6, 將上兩式代入整理得 , m1(3s56-s45)=(m1+m2)(3s67-s78), 由此可見 , 需要直接測量的物理量是a,b 兩個滑塊的質(zhì)量 m1和 m2及 s45,s56和 s67,s78, 故 a,e 正確. 答案:(1)b (2)ae (3)m1(3s56-s45)=(m1+m2)

11、(3s67-s78) 5.(15 分)(2019 湖南湘潭三模 ) 實驗小組用圖 1 所示器材探究加速度與合外力的關系 :水平桌面上放有兩輛相同的小車, 兩輛小車前后兩端各系一條細繩 ,前端的細繩都跨過定滑輪并掛一個小盤, 盤中放有質(zhì)量不同的砝碼 .用黑板擦把小車后端的兩條細繩按在桌面上, 使小車靜止 . 實驗前 ,先通過讓桌子一端升高的方式平衡摩擦力, 抬起黑板擦, 兩輛小車同時開始運動 , 按下黑板擦 , 兩輛小車同時停下 , 用刻度尺測出兩輛小車通過的位移. 精品文檔 666 (1) 本實驗將砝碼和小盤的重力當作小車的合力, 應使砝碼和小盤質(zhì)量之和( 選填“遠大于”“遠小于”或“等于”)

12、小車質(zhì)量 ;小車合力的計算存在誤差, 此類誤差屬于(選填 “系統(tǒng)”或 “偶然”) 誤差. (2) 經(jīng)過測量 , 兩小車通過位移分別為s1,s2, 砝碼和小盤總質(zhì)量分別為m1,m2, 只要滿足關系式, 則可驗證加速度與合外力成正比. (3) 為了使實驗結果更加精確 , 某同學利用拉力傳感器和速度傳感器來做實驗 , 如圖 2, 在長木板上相距為l 的 a,b兩點各安裝一個速度傳感器, 分別記錄小車到達a,b 時的速率 , 實驗中使用的小車及拉力傳感器總質(zhì)量約為200 g, 每個鉤碼的質(zhì)量約為50 g. 主要實驗步驟如下 : 調(diào)整長木板的傾斜角度, 平衡小車受到的摩擦力 ; 釋放小車 , 讀出拉力傳

13、感器的讀數(shù)f, 讓小車依次經(jīng)過 a,b 速度傳感器, 記錄速度 va和 vb, 并計算出小車加速度a; 增加鉤碼數(shù)量重復步驟, 得到多組數(shù)據(jù) , 并作出 a f圖象, 步驟中小車加速度 a= ( 請用題中符號表示 ); 根據(jù)本實驗作出的 a f圖象( 圖 3)最接近. 解析:(1) 當砝碼和小盤的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時可以近似認為小車受到的拉力等于砝碼和小盤的重力; 小車合力的計算存在誤差, 此類誤差是由于實驗設計造成的, 屬于系統(tǒng)誤差 . (2) 小車做初速度為零的勻加速直線運動, 位移 s= at2= t2精品文檔 666 則有 = , 只要滿足= , 則可驗證加速度與合外力成正比. (3)

14、 小車做勻加速直線運動 , 由速度位移公式可知 , 小車的加速度a=; 小車受到的拉力可以由拉力傳感器測出,a= f, 在小車質(zhì)量 m一定時,a 與 f成正比, 故 a正確. 答案:(1) 遠小于系統(tǒng)(2)=(3) a 6.(15 分) 某同學利用傾斜氣墊導軌做“驗證機械能守恒定律”的實驗, 實驗裝置如圖 (甲) 所示. 其主要實驗步驟如下 : a. 用游標卡尺測量擋光條的寬度l, 結果如圖 (乙) 所示; b. 讀出導軌標尺的總長l0, 并用直尺測出導軌標尺在豎直方向的高度h0; c. 讀出滑塊釋放處擋光條與光電門中心之間的距離s; d. 由靜止釋放滑塊 ,從數(shù)字計時器 圖( 甲) 中未畫出

15、 上讀出擋光條通過光電門所用的時間t. 精品文檔 666 回答下列問題 : (1) 由圖(乙) 讀出 l= mm. (2) ( 選填“有”或“沒有” ) 必要用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量 m. (3) 多次改變光電門位置 , 即改變距離 s, 重復上述實驗 , 作出 隨 s 的變化圖象 , 如圖(丙)所示, 當已知 t0,s0,l,l0,h0和當?shù)刂亓铀俣萭,滿足表達式= 時,可判斷滑塊下滑過程中機械能守恒. 解析:(1) 游標尺上共有 20 小格, 精度為 0.05 mm,用游標卡尺測量擋光條的寬度 l=(8+0.05 4)mm=8.20 mm. (2) 欲驗證機械能守恒定律 , 即 m

16、gssin = m()2, 為氣墊導軌與水平面間的夾角 , 只需驗證 gssin = ( )2, 可見沒有必要測量滑塊和擋光條的總質(zhì)量 m. (3) 由幾何知識得 sin = , 當 s=s0,t=t0時有=s0. 答案:(1)8.20 (2) 沒有(3)s0精品文檔 666 7.(15 分)(2019 北京昌平區(qū)二模 ) 某實驗小組利用如圖1 所示的裝置, 對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進行探究. 一輕質(zhì)彈簧放置在較光滑的水平桌面上 , 彈簧右端固定 , 左端與一小球接觸但不拴接; 彈簧處于原長時, 小球恰好在桌面邊緣 . 向右推小球 , 使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放, 小球離開桌面后落到鋪有白紙和

17、復寫紙的水平地面上, 通過測量和計算 , 可得到彈簧被壓縮后的彈性勢能. (1) 為測得小球離開桌面時的動能ek, 已知重力加速度 g, 需要測量下列物理量中的(填選項前的字母 ). a.小球的質(zhì)量 m b.小球拋出點到落地點水平距離s c.桌面到地面的高度h d.彈簧的壓縮量 x (2) 用所選擇的測量量和已知量表示ek, 則 ek= . (3) 如果忽略桌面摩擦阻力的影響, 可認為小球離開桌面時的動能ek等于彈簧被壓縮后的彈性勢能ep. 實驗時 , 測得小球質(zhì)量 m=190.0 g,桌面到地面的高度h=40.00 cm. 已知彈簧的勁度系數(shù)k=40 n/m, 本地重力加速度 g=9.8 m/s2. 精品文檔 666 某同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出彈簧的彈性勢能ep與彈簧的壓縮量的二次方 x2關系的圖象 , 如圖 2 所示.在 epx2圖象中 , 設圖象的斜率為 , 由圖象可得 ep隨 x2變化的表達式為. 根據(jù)功與能的關系 ,彈性勢能的表達式中可能包含x2這個因子 ; 分析實驗結果的單位關系 ,與圖線斜率有關的物理量應是. 通過尋找這個物理量與間的數(shù)值關系 , 可得到彈簧的彈性勢能的表達式為ep= . 解析:(1)(2)根據(jù) h= gt2得 t=, 則小球離開桌面時的速度v= =s, 那么小球的動