高考物理二輪復習八力學實驗教學案

專題八力學實驗

考情分析

202020202020

T11：探究小磁鐵在銅管

TU：驗證機械能守恒定T10；探究恒力做功與物

力學實驗中下落時受電磁阻尼作

律體動能變化的關系

用的運動規(guī)律

命題解讀

本專題有五個實驗，分別為“速度隨時間變化的規(guī)律”、“力的平行四邊形定則”、“加速度與物體質

量、物體受力的關系”、“探窕動能定理”、“驗證機械能守恒定律”，其中“探究動能定理”為2020

年江蘇考綱新增實驗。從三年命題情況看，命題特點為：

(1)注重基礎。如各種器材的特性、使用等，一般穿插在綜合問題中命題。

(2)提倡創(chuàng)新。如以考綱中的幾個實驗原理為立足點，合理創(chuàng)新，考查學生的實驗能力，突出選拔功能。

整體難度偏難，命題指數(shù)★★★★★,復習目標是達B沖A。

I課前演練I一輪復習哈收明確於局方向

1.(2020?江蘇清江中學模擬)在“探究力的平行四邊形定則”的實驗中，兩只彈簧測力計拉力R(4個格

長)和F2已于圖中作出了他們的圖示，0點是橡皮條的一個端點，圖中每格長度代表1N。

(1)用作圖法作出合力F的圖示；

(2)合力方向與R的夾角為；

(3)保持0點位置不變，F(xiàn)i方向也不變，讓R、尺夾角由90°逐漸增大，則R大小(填“增大”

或“減小”)。

解析(1)以R和F?為鄰邊作平行四邊形，與R和F2共點的對角線表示合力F,標上箭頭，具體如圖甲所

ZJSo

F，3

(2)合力方向與Fi的夾角為tan6=F=7?即。=37°。

ri4

(3)因為合力不變，用的方向不變，當Fi、&的夾角增大時，如圖乙所示，可知R增大。

答案(D如解析圖所示(2)37°(3)增大

2.(2020?江蘇七校聯(lián)考)在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學得到一條用打點計時器打下的

紙帶，如圖2所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點

圖中沒有畫出。打點計時器接頻率為f=50Hz的交流電源。

4(1)每兩個相鄰的計數(shù)點的時間間隔為S,打點計時器使用的是.(選填“交流”或“直

流”)電源;

ABCDEFG

fTrTTTT

-----4一?

:?"，一

圖2

=

(2)打下E點時紙帶的速度vE(用題中給定字母表示);

m/s2；

(3)若測得de=65.00cm,d3=19.00cm,物體的加速度a=

(4)如果當時電網中交變電流的頻率f>50Hz,但當時做實驗的同學并不知道，那么測得的加速度值比真

實值(選填“偏大”或“偏小”)。

解析(1)每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點圖中沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為At=5T

=0.1s,打點計時器使用的是交流電源。

-

ds—d3(dsda)f

(2)利用勻變速直線運動的推論得VE

10T10

(3)根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT?可得

XDG-XAD________(d6―(13)—d3.2

a=(3X5T)2=(3X0.1)2=3,00*°

(4)如果在某次實驗中，交流電的頻率f>50Hz,那么實際打點周期變小，根據(jù)運動學公式Ax=aT2知真

實的加速度值就會偏大，所以測量的加速度值與真實的加速度值相比是偏小。

答案(1)0.1s交流(2)f(3)3.00m/s?

10

(4)偏小

3.(2020?江蘇徐州市徐州、宿遷、連云港、淮安四市模擬)用圖3所示裝置驗證機械能守恒定律。實驗

前調整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門。實驗中通過斷開電磁鐵開關使小球從A點下落，

經過光電門B,記錄擋光時間At,測出小球在AB間下落的距離h。豎直平移光電門B,重復上述步驟，

測得多組h及相應的At,已知當?shù)刂亓铀俣葹間。

圖3

(1)實驗中還需測量的物理量是?

(2)小球通過光電門速度的表達式為v=。

(3)根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪/一h圖象，能否僅依據(jù)圖象是過原點的直線就得出機械能守恒的結論？

，理由是O

解析(D題中要驗證的關系式是mgh=5v2,即v?=2gh,其中的v由通過光電門求得v=g,可知實驗

中還需測量的物理量是小球的直徑do

(2)小球通過光電門速度的表達式為v=1p

⑶根據(jù)v?=2gh,即借，=2gh,即(六)=翁

I9g

可知中一h圖象是一條過原點且斜率為d的直線，但僅依據(jù)圖象是過原點的直線不能得出機械能守恒的

結論，還要看斜率是否近似等于當。

a

答案(1)小球直徑d(2)—(3)不能；斜率近似等于子，才能判斷小球下落過程中機械能守恒

考京突破I熱點高效突破提升應試技能

考向n基本儀器的使用和讀數(shù)

i.關于基本儀器的使用

(1)游標卡尺：測外徑或厚度在卡腳下方測量，不能將小測量物靠近主尺放置；要認準游標“0”刻度在

哪，讀數(shù)時應輕輕“鎖定”游標。

(2)螺旋測微器：測量長度較小的物體；要注意0.5mm刻度線在上方還是下方；聽到“咯、咯”聲之后要

換用微調；讀數(shù)時應輕輕“鎖定”可動部分。

（3）彈簧測力計：使用前應校零，選擇彈簧測力計時，要選力的方向通過彈簧軸線的，必要時要選對拉時

讀數(shù)相同的彈簧測力計。

（4）打點計時器：電火花打點計時器使用的是220V交流電源；電磁打點計時器使用的是低壓6V以下交

流電源。

2.關于基本儀器的讀數(shù)

（1）注意使用的刻度尺或彈簧測力計的最小分度值，應估讀到其最小分度的看，讀數(shù)或測量值為：整數(shù)部

分（單位）+*格最小分度（單位），統(tǒng)一單位后得最后結果。

（2）游標卡尺的讀數(shù)：注意游標卡尺的精度是多少（即游標部分格數(shù)的倒數(shù)），測量時還要注意看準是第幾

（用n表示）條游標刻度線與主尺上的某條刻度線對齊，三種游標卡尺的讀數(shù)見下表

游標尺/mm

刻度總長每小格與1精度測量結果（游標尺上第n個刻線與

刻度格數(shù)

度毫米差/mm主尺上的某刻度線對正時）/mm

1090.10.1主尺上讀的毫米數(shù)+0.In

20190.050.05主尺上讀的毫米數(shù)+0.05n

50490.020.02主尺上讀的毫米數(shù)+0.02n

注意：①讀數(shù)最后的“0”不能丟。如20分度的游標卡尺游標尺上偶數(shù)條刻度線與主尺上的某一刻度線

對齊或50分度的游標卡尺游標尺上“5”的整數(shù)倍條刻度線與主尺上的某一刻度線對齊等。

②讀數(shù)時兩次單位要統(tǒng)一，都用mm,最后根據(jù)題目要求轉換單位。

③游標卡尺不需要估讀。

（3）螺旋測微器的讀數(shù)：測量值=固定刻度整毫米數(shù)+半毫米數(shù)+可動刻度讀數(shù)（含估讀）0.01mm。

【例1】（2020?江蘇泰州中學高三5月質檢）（1）如圖4甲所示，螺旋測微器的讀數(shù)為mmo

（2）某學習小組在探究加速度與力、質量的關系時，采用圖乙所示的裝置，通過改變小托盤和祛碼總質量

m來改變小車受到的合外力，通過加減鉤碼來改變小車總質量Mo

①實驗中需要平衡摩擦力，應當取下（選填“小車上的鉤碼”“小托盤和硅碼”或“紙帶”）,

將木板右端適當墊高，直至小車在長木板上運動時，紙帶上打出來的點。

1)1235

x,?|?X3.V|—

丙

圖4

②圖丙為實驗中得到的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個打

點未畫出，所用交流電的頻率為50Hz,從紙帶上測出xi=3.20cm,x2=4.74cm,x3=6.30cm,x<=7.85

（結果保留三位有效數(shù)字）

cm,X5=9.41cm,xe=10.96cm,小車運動的加速度大小為.

解析（1）螺旋測微器的讀數(shù)為

d=5.5mm+17.00.01mm=5.670mm.

（2）①實驗中需要平衡摩擦力，應當取下小托盤和祛碼，將木板右端適當墊高，直至小車在長木板上運動

時，紙帶上打出來的點間距相等。

2

②根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Ax=aT>其中T=0.1s,可以求出加速度的大小，x4-x1=3a1T,x5

ai+a?+a3

-x=3aT2,X6—X3=3a3T2,為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值，a=

223

解得a=l.55m/s2o

答案（1）5.670mm（2）①小托盤和祛碼間距相等②1.55m/s?

【變式11（2020?南京、鹽城高三一模）（1）用游標卡尺測量小球的直徑如圖5甲、乙所示。測量方法正

確的是.（選填“甲”或“乙”）。

圖5

（2）用螺旋測微器測量合金絲的直徑，如圖6,此示數(shù)為mm。

圖6

（3）在“用打點計時器測速度”的實驗中，交流電源頻率為50Hz,打出一段紙帶如圖7所示。紙帶經過

計數(shù)點2時，測得的瞬時速度丫=m/s,若實驗時交流電源頻率大于50Hz,則紙帶經過2號點的

實際速度.（選填“大于”“小于”“等于”）測量速度。

24

??單僅:[cm

3.523.68X83-

圖7

解析(1)甲圖中夾小球的兩個測爪為外測爪，測物體的外徑，所以甲正確。

(2)由螺旋測微器的讀數(shù)方法，可知d=6.5mm+20.00.01mm=6.700mm.

/c、““上c由田生xi+xz(3.52+3.68)XIO-xdx2(xi+xz)f?°

=

(3)計數(shù)點2的速度v=01v(->1in/s—0.36m/s；flffv—?vRT77，若f

ZAtzAu.1ZXbl1U

>50Hz,則實際速度大于測量速度。

答案(1)甲(2)6.700(3)0.36大于

考向2基本實驗方法與數(shù)據(jù)處理

1.力學實驗的基本方法

力學實驗的基本方法就是測量力、位移、時間等的方法。測力可以用彈簧測力計，也可以用天平測出質

量求得力，還可以根據(jù)牛頓運動定律或動能定理等測出相關物理量來求得力。測位移主要用到打點計時

器、頻閃照相、位移傳感器結合示波器或給定圖象和用測長度的儀器測量，也可以根據(jù)牛頓運動定律或

動能定理等求得相關物理量來求得位移。測時間主要用到打點計時器、秒表、光電門等儀器，也可根據(jù)

題目中已知裝置、圖象結合相關規(guī)律求得時間。

2.數(shù)據(jù)處理方法

(1)作圖法。作圖必須規(guī)范，要有兩個箭頭、兩個物理量及單位，標度必須標注完整，要使圖線分布在坐

標紙的較大區(qū)域內，要根據(jù)兩個坐標軸物理量間的關系考慮是擬合直線還是平滑的曲線，還要考慮截距

的物理意義。

(2)數(shù)學方法。

①“平均速度法”求速度：

②“逐差法”求加速度：設相鄰相同時間T內物體的位移分別為XI、X2…Xn,加速度

(X4+X5+X6)—(X1+X2+X3)

a=0

3.有效數(shù)字的位數(shù)：從左側第一個不為零的數(shù)字起到最末一位數(shù)字止，共有幾個數(shù)字，就是幾位有效數(shù)

字。

4.誤差

(1)由于儀器不精確、方法粗略、原理不完善等產生的是系統(tǒng)誤差，特點是測量值總偏大或偏小。

(2)由于各偶然因素對實驗者、測量儀器、被測量的影響而產生的誤差是偶然誤差，特點是有時偏大有時

偏小，可用多次測量求平均值減小偶然誤差。

[例2](2020?南通高三第二次調研)探究外力做功與物體動能變化關系的實驗裝置如圖8所示，根據(jù)

實驗中力傳感器讀數(shù)和電磁打點計時器打出紙帶的測量數(shù)據(jù)等可分別求得外力對小車做功和小車動能的

變化。

(1)關于該實驗，下列說法正確的有。

A.調整墊塊的高度，改變鉤碼質量，使小車能在木板上做勻速運動

B.調整滑輪的高度，使連接小車的細線與木板平行

C.實驗中要始終滿足鉤碼的質量遠小于小車質量

D.若紙帶上打出的是短線，可能是小車運動的速度過快

(2)除了圖中所注明的器材外，實驗中還需要交流電源、導線、刻度尺和o

(3)某次實驗中打出了一根紙帶，其中一部分如圖9所示，各個打點是連續(xù)的計時點，A、B、D、E、F各

點與0點的距離如圖，若小車質量為m、打點周期為T,且已讀出這次實驗過程中力傳感器的讀數(shù)F,則

A、E兩點間外力做功討=,小車動能變化AEk=;在不同次實驗中測得多組外力做功隊

和動能變化AE"的數(shù)據(jù)，作出W-AEk圖象如圖10所示，圖線斜率約等于1,由此得到結論是

(4)每次實驗結果顯示，拉力F做的功W總略小于小車動能的變化AEk,請分析出現(xiàn)這種情況的可能原因

_____________________________________________________________.(寫出］條)

解析(1)調整墊塊的高度，不掛鉤碼使小車能在木板上做勻速運動，A項錯誤；調整滑輪的高度，使連

接小車的細線與木板平行，確保拉力與小車運動方向平行，B項正確；因為實驗中用的拉力傳感器，所以

不需要滿足實驗中要始終滿足鉤碼的質量遠小于小車質量，C項錯誤；若小車運動的速度過快或者振針距

離紙帶太近，都會造成紙帶上打出的是短線，D項正確。

(2)需要天平測量小車的質量。

(3)力傳感器的讀數(shù)F,位移為S4-S”所以鉤碼對小車拉力做功為F(S4-SJ。小車動能變化一

1m力=死前2一零)2=錯誤!。若拉力做功與動能變化量相等，說明外力對物體所做的功等于物體

動能的增量。

(4)拉力F做的功W總略小于小車動能的變化△Ek,說明有其他動力做功，即平衡摩擦力時木板墊得偏

高。

答案(1)BD(2)天平(3)F(s,-sJ錯誤！

外力對物體所做的功等于物體動能的增量(4)平衡摩擦力時木板墊得偏高

【變式2](2020?海安、南外、金陵三校聯(lián)考)某同學采用如圖11所示的裝置研究勻變速直線運動。打

點計時器工作頻率為50Hz,

該同學的操作步驟如下：

a.將木板的左端墊起，平衡小車的摩擦力；

b.在小車中放入祛碼，紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼；

c.將小車停在打點計時器附近，接通電源，釋放小車，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一系列

的點，斷開電源：

d.改變鉤碼或小車中祛碼的質量，更換紙帶，重復b、c操作。

(1)設鉤碼質量為叫、祛碼和小車總質量為叫，重力加速度為g,則小車的加速度為a=(用題中

所給字母表示)O

(2)圖12是某次實驗中得到的一條紙帶，在紙帶上取計數(shù)點0、A、B、C、D和E,用最小刻度是毫米的刻

度尺進行測量，讀出各計數(shù)點對應的刻度x,通過計算得到各計數(shù)點到0的距離s以及對應時刻小車的瞬

時速度V。某同學不小心將計數(shù)點C的數(shù)據(jù)弄模糊了，請你將C點對應的數(shù)據(jù)填在下表中的相應位置。

|[411|￥川1市1|111向力幫中川|川東|甲1114甲叫11片111|11【1向1即甲|品|

|。I23-567KI。II12巾|

圖12

計數(shù)點x/cms/cmv/(m?s-1)

01.000.30

A2.341.340.38

B4.043.040.46

C

D8.337.330.61

E10.909.900.70

圖13

（3）實驗小組通過繪制△v2-s圖線來分析運動規(guī)律（其中△v2=v2-v?,v是各計數(shù)點對應時刻小車的瞬時

速度，V。是0點對應時刻小車的瞬時速度）。他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖中標出了0、A、B、C、D、E對應的坐

標點，請你在圖13中畫出Av'-s圖線。

（4）繪制的Av'-s圖線的斜率k=（用題中所給字母表示），若發(fā)現(xiàn)該斜率大于理論值，其原因可

能^________________________________________________

答案（1）」詈（2）6.005.000.54（3）圖線如圖所示

叫十1112

Afr/(m2,s-2)

0.2

°46B10.5/cm

⑷聾

木板的左側墊得過高

nh十m2

考向3力學實驗設計

“長木板（帶滑輪）、小車、紙帶、打點計時器”體系裝置，主要來研究速度隨時間的變化、加速度與物

體質量、物體受力的關系、探究動能定理、驗證機械能守恒以及測定動摩擦因數(shù)等幾個實驗?！伴L木

板、小車、紙帶、打點計時器”實驗裝置中的細節(jié)及注意事項如下：

（1）在“探究加速度與物體質量、物體受力的關系”、“探究動能定理”的實驗中，都需要平衡摩擦力。

平衡摩擦力的方法是將小車放在木板上，把木板不帶滑輪的一端墊高，在小車后面接一條紙帶，穿過打

點計時器，讓小車在沒有牽引力的情況下恰能勻速下滑。

(2)在測定動摩擦因數(shù)的實驗中，木板必須水平，細線必須與長木板平行，這樣才能使壓力等于木塊的重

力，細線對木塊的拉力沿水平方向。

(3)小車在長木板上做勻加速直線運動時，繩上的拉力并不等于懸掛物的重力，只有當M車掛時，繩上

的力近似等于懸掛物的重力。如果繩上連接著力傳感器或測力器，則可直接讀出繩上的拉力，不需要M車

?m掛。

(4)對于紙帶，常見有以下三大應用：①由紙帶確定時間；②求解瞬時速度；③用“逐差法”求加速度。

但有些實驗用光電門代替打點計時器來完成瞬時速度和加速度的測量，具體做法如下：①求瞬時速度：

把遮光條(寬度為d)通過光電門的時間At內的平均速度看做物體經過光電門的瞬時速度，即v=[p②

求加速度：若兩個光電門之間的距離為L,則利用速度與位移的關系可求加速度，即2=錯誤!。

[例3](2020?常州一模)如圖14為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實際裝置示意圖。實驗步驟

如下：

①用天平測量物塊和遮光片的總質量M、重物的質量m,用游標卡尺測量遮光片的寬度d,用米尺測量兩

光電門之間的距離s。

光電門光電門

遮光片n3細在?

物種。細線q卡|

&重物

圖14

②調整輕滑輪，使細線水平。

③讓物塊從光電門A的左側由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經過光電門A和光電門B所用的時

間AtA和AtB,求加速度a。

④多次重復步驟③，求a的平均值a。

⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)Uo

回答下列問題：

(1)用20分度的游標卡尺測量d時的示數(shù)如圖15所示，其讀數(shù)為<

123

05101520

圖15

(2)物塊的加速度a可用d、s、△匕和公如表示為@=.

(3)動摩擦因數(shù)u可用M、m、a和重力加速度g表示為u=。

(4)如果滑輪略向下傾斜，使細線沒有完全調節(jié)水平，由此測得的口(填“偏大”或'‘偏小”)；

這一誤差屬于(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。

解析(1)游標卡尺的游標尺第10根與主尺相齊，故讀數(shù)為0.9cm+0.05mml0=0.950cm。

(2)根據(jù)2as=M—v；和丫=喘

(3)根據(jù)mg-PMg=(M+m)a得出u=mg-\

Mg

(4)傾斜細線的拉力有垂直板向下的分量，實際增大了正壓力，實驗結論則是測得的U偏大，這是由于

器材和實驗原理造成的誤差，是系統(tǒng)誤差。

答案(1)0.950⑵笠圖2一圈2]

mg—(M+m)a...

(3)-----r;------(4)偏大系統(tǒng)誤差

Mg

【變式3](2020?江蘇揚州中學高三期初考)(1)如圖16所示為某同學所安裝的“驗證牛頓第二定律”

的實驗裝置。

①在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為了使小車受到合外力等于祛碼和祛碼盤的總重量，通常采用如

下兩個措施：

A.平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復移動木塊的位置，直到小車在祛碼盤的拉

動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；

B.在調整祛碼多少的過程中，要保證祛碼和祛碼盤的總質量m遠小于小車和祛碼的總質量Mo

以上哪一個措施中有何重大錯誤？(說明錯誤點)

②如圖17是上述實驗打出的一條紙帶，已知打點計時器的打點周期是0.02s,結合圖中給出的數(shù)據(jù)(單

位cm),求出小車運動加速度的大小為m/s%并求出紙帶中P點瞬時速度大小為m/s?

(計算結果均保留2位有效數(shù)字)

OABCDPE

Wtt.4丁&行9.6?*10.33土10.95"

圖17

(2)某實驗小組設計了如圖18(a)所示的實驗裝置，通過改變重物的質量，利用計算機可得滑塊運動的加

速度a和所受拉力F的關系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F

圖線，如圖⑹所示。

圖18

①圖線是在軌道左側抬高成為斜面情況下得到的(選填“甲”或“乙”)；

②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質量m=kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)N=o

解析(1)①A有錯誤，平衡摩擦力時不能懸掛祛碼盤。

②設0到A之間的距離為x“以后各段分別為X2、X3、X”、xs、X6,根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Ax=

22

aT?可以求出加速度的大小，得X4—xi=3aiT,x5—x2=3a2T；x6—x3=3a3T；為了更加準確的求解加速

度，我們對三個加速度取平均值得a=；(ai+az+a3),即小車運動的加速度計算表達式為

(0.0968+0.1033+0.1095)-(0.0774+0.0841+0.0905),2,八.2

a=9X(0.04)21n/s=4,0m/s'

紙帶中P點瞬時速度大小為VP=^^m/s=2.6m/s

U.UZAZ

(2)①由圖象可知，當F=0時，aWO。也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作

中平衡摩擦力過度，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高。所以圖線甲是在軌道左側抬高成

為斜面情況下得到的。

F

②根據(jù)F=ma得a=-,所以滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)

m

射部分的總質量的倒數(shù)。由圖形b得加速度a和所受拉力F的關系圖象斜率k=2,所以滑塊和位移傳感

器發(fā)射部分的總質量m=0.5kg；由圖形b得在水平軌道上F=1N時，加速度a=0,根據(jù)牛頓第二定

律得F—umg=O,解得u=0.2。

答案(1)①A有錯誤，平衡摩擦力時不能懸掛祛碼盤

②4.02.6(2)①甲②0.50.2

課后作業(yè)I精選模擬演練保B沖A必做

1.(2020?江蘇啟東中學高三月考)在探究求合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一

端系上帶有繩套的兩根細繩。實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細繩用兩個彈簧秤互成角度

地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條。

(1)實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說法是正確的()

A.將橡皮條拉伸相同長度即可

B.將橡皮條沿相同方向拉即可

C.將彈簧秤都拉伸到相同刻度

D.將橡皮條和繩的結點拉到相同位置

(2)同學們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是()

A.兩細繩必須等長

B.彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平行

C.用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應盡可能大

D.拉橡皮條的細繩要短些

解析(1)本實驗的目的是為了驗證力的平行四邊形定則，即研究合力與分力的關系。根據(jù)合力與分力是

等效的，本實驗橡皮條兩次沿相同方向拉伸的長度要相同。故A、B錯誤；在白紙上標下第一次橡皮條和

繩的結點的位置，第二次將橡皮條和繩的結點拉到相同位置，表明兩次效果相同，即兩個拉力和一個拉

力等效，而彈簧秤不必拉到相同刻度，故C錯誤，D正確。

(2)細線的作用是能顯示出力的方向，所以不一定等長。故A錯誤；彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平

行，故B正確；用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)適當大一些，但是不需要示數(shù)之差盡可能大，故C

錯誤；為了減小誤差，拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要遠些，故D錯誤。

答案(1)D(2)B

2.(2020?江蘇泰興中學高三階段性檢測)某實驗小組利用如圖1所示的氣墊導軌實驗裝置來探究合力一

定時，物體的加速度與質量之間的關系。

(1)做實驗時，將滑塊從圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器(圖中未畫出)可讀出遮光條通過光電門

1、2的時間(遮光條的遮光時間)分別為△七、At2；用刻度尺測得兩個光電門中心之間的距離x,遮光條

寬度do則滑塊經過光電門1時的速度表達式V1=；經過光電門2時的速度表達式v2=

,滑塊加速度的表達式a=。(以上表達式均用已知字母表示)。

(2)為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質量M和氣墊導軌右端高度h。關于“改變滑塊質量M和

氣墊導軌右端高度h”的正確操作方法是.

A.M增大時，h增大，以保持二者乘積增大

B.M增大時，h減小，以保持二者乘積不變

C.M減小時，h增大，以保持二者乘積不變

D.M減小時，h減小，以保持二者乘積減小

解析（1）滑塊經過光電門1時的速度表達式5=條，經過光電門2時的速度表達式刈=七，滑塊加速

度

a=錯誤!=錯誤!。

（2）滑塊的合力F杳=M￡,為了保持滑塊所受的合力不變，所以M和h不能同時增大或減小。故選B、C。

答案。味此邕閡②BC

3.（2020?江蘇儀征中學期初考）某實驗小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度。

實驗步驟如下：

①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；

②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細繩和固定彈簧秤相連，如圖2甲所示。在A端向右拉

動木板，等彈簧秤讀數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；

③改變滑塊上橡皮泥的質量，重復步驟①②；實驗數(shù)據(jù)如下表所示：

G/N1.502.002.503.003.504.00

F/N0.620.830.991.221.371.61

④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細繩跨過定滑輪分別與滑塊和重

物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h；

⑤滑塊由靜止釋放后開始運動，最終停在木板上D點（未與滑輪碰撞），測量C、D間距離s.

完成下列作圖和填空：

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定的坐標紙上作出F-G圖線。

FZN

（Hn1.52.0253.03.51.04.5G/N

（2）由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)N=（保留2位有效數(shù)字）。

（3）滑塊最大速度的大小v=（用h、s、口和重力加速度g表示）。

圖2

解析(1)根據(jù)描點法在F-G圖象上描出各點，再連接起來，如圖所示。

Z7N

.8

.(?

2

(I

?：

(，

IO152D2530354X)4.5G/N

16—04

(2)由圖甲可知F=RG,則F—G圖象上的直線的斜率代表P值的大小,由F-G圖象可知N=“E=

0.40,

(3)當重物P剛好下落到地面時，滑塊的速度v最大，此時滑塊的位移為h,此后滑塊做加速度為Ng的

勻減速運動，由公式v2-v？=2as知滑塊的最大速度v皿滿足：

VL=2ug(s—h),則&=弋2Jg(s—h)。

答案(1)見解析圖(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確)(3)d2ug(s-h)

4.(2020?南京、鹽城高三二模)如圖3所示，某研究性學習小組為探究“物體的動能與速度關系”設計

了如下實驗：平直軌道B固定在水平桌面上。彈射裝置A固定于軌道上，小球被勁度系數(shù)較大的壓縮彈簧

彈出后從軌道端點0滑出做平拋運動落到地面。已知彈簧的彈性勢能的表達式為瓦=權*2,式中的k為彈

簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量。

AC

B0

圖3

(1)為減少實驗誤差，彈射裝置距離軌道端點0應該(選填“近些”或“遠些”)。

(2)要探究動能與速度的關系，實驗中是否一定要測量桌面的高度，(選填“是”或“否”).

(3)在實驗過程中改變彈簧的壓縮量x,并測出與其對應的小球做平拋運動的水平位移s。實驗數(shù)據(jù)如下

表所示。

次數(shù)12345

x(cm)1.02.03.04.05.0

s（m）0.320.650.951.081.60

在坐標紙中根據(jù)已描出的點作出合理的圖線。

s/m

12X45x/cm

（4）根據(jù)（3）中所作出的圖象，可以得出動能Ek與速度v的關系：o請簡要說明理由，。

解析（D為了減小摩擦力做功，彈射裝置距離軌道端點0應該近點。

（2）要探窕動能與速度的關系，實驗中是不要測量桌面的高度。

答案（1）近些（2）否（3）如圖所示（4）Ek8V2或者Ek=kv2理由：能量守恒Ek=E”由題意

所以Ep^x?,由圖x°=s,由平拋運動s°=v,所以Ek8V2。

s/m

12345”cm

5.（2020?江蘇泰州中學段考）如圖4甲所示的裝置叫做阿特伍德機，是英國數(shù)學家和物理學家阿特伍德

（G?Atwood1746—1807）創(chuàng)制的一種著名力學實驗裝置，用來研窕勻變速直線運動的規(guī)律。某同學對該

裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律，如圖乙所示。

圖4

（1）實驗時，該同學進行了如下步驟:

①將質量均為M（A的含擋光片、B的含掛鉤）的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止狀態(tài)。測量

出________（填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”）到光電門中心的豎直距離h?

②在B的下端掛上質量為m的物塊C,讓系統(tǒng)（重物A、B以及物塊C）中的物體由靜止開始運動，光電門記

錄擋光片擋光的時間為At。

③測出擋光片的寬度d,計算有關物理量，驗證機械能守恒定律。

(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，應滿足的關系式為(已知重力加速

度為g).

(3)引起該實驗系統(tǒng)誤差的原因有___________________________________________

(寫一條即可)。

(4)驗證實驗結束后，該同學突發(fā)奇想：如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，不斷增大物塊C

的質量m,重物B的加速度a也將不斷增大，那么a與m之間有怎樣的定量關系？a隨m增大會趨于一個

什么值？請你幫該同學解決。

①寫出a與m之間的關系式(還要用到M和g)：。

②a的值會趨于.

解析(1)驗證機械能守恒定律的原理是系統(tǒng)重力勢能的減少量等于系統(tǒng)動能的增加量。即需要測量系統(tǒng)

重力勢能的變化量，則應該測量出擋光片中心到光電門中心的距離。

(2)系統(tǒng)重力勢能的減小量AEp=mgh,系統(tǒng)的末速度為丫=￡,系統(tǒng)動能的增加量為AEk=J(2M+m)v2=

若系統(tǒng)機械能守恒，則有mgh=，(2M+m)(［，。

(3)系統(tǒng)機械能守恒的條件是只有重力做功，引起實驗誤差的原因可能有：繩子有質量、滑輪與繩子之間

有摩擦、重物運動受到空氣阻力等。

(4)根據(jù)牛頓第二定律得，系統(tǒng)所受的合力為mg,由牛頓第二定律mg=(2M+m)a,則系統(tǒng)加速度為a=

懸;=/-,當m不斷增大，則a趨向于g。

十mZM

一+1

m

答案⑴擋光片中心⑵mgh="(2M+m)Kj(3)繩子有質量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動

受到空氣阻力等(4)①②重力加速度g

6.(2020?江蘇南通市如東縣、徐州市豐縣高三聯(lián)考)如圖5所示，用光電門等器材驗證機械能守恒定

律。直徑為d、質量為m的金屬小球由A處靜止釋放，下落過程中經過A處正下方的B處固定的光電門，

測得A、B間的距離為H(H?d),光電門測出小球通過光電門的時間為t,當?shù)氐闹亓铀俣葹間,則

A<?金屬球

古一1光電門

數(shù)據(jù)采集器

圖5

(1)小球通過光電門B時的速度表達式；

(2)多次改變高度H,重復上述實驗，描點作出±隨H的變化圖象，若作出的圖線為通過坐標原點的直線，

且斜率為,可判斷小球下落過程中機械能守恒；

(3)實驗中發(fā)現(xiàn)動能增加量AEk總是小于重力勢能減少量增加下落高度后，貝！1(AAE。將

(選填”增加”“減小”或“不變”)；

(4)小明用AB段的運動來驗證機械能守恒時，他用VB=］萩計算與B點對應的重錘的瞬時速度，得到動

能的增加量，你認為這種做法正確還是錯誤？

答:。理由是。

解析(1)小球通過光電門B時的速度v=|)

(2)若減小的重力勢能等于增加的動能時，可以認為機械能守恒，則有mgH=1mv2,即2gH=限)，解得/

=靠，故±—H變化圖象的斜率1<=條

(3)由于該過程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多；故增加下落高度后，則AEp—AEk將增大。

(4)小明用AB段的運動來驗證機械能守恒時，他用VB=4獲計算與B點對應的重錘的瞬時速度，得到動

能的增加量，這種做法是錯誤的，此做法已默認機械能守恒。

答案(l)v=7(2)爺(3)增加(4)錯誤此做法已默認機械能守恒(只要意思正確即給分)

td

高考理綜物理模擬試卷

注意事項：

1.答題前，考生先將自己的姓名、準考證號填寫清楚，將條形碼準確粘貼在考生信息條形碼粘貼區(qū)。

2.選擇題必須使用2B鉛筆填涂；非選擇題必須使用0.5毫米黑色字跡的簽字筆書寫，字體工整、筆跡清

楚。

3.請按照題號順序在各題目的答題區(qū)域內作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在草稿紙、試題卷上答

題無效。

4.保持卡面清潔，不要折疊，不要弄破、弄皺，不準使用涂改液、修正帶、刮紙刀。

一、單項選擇題

1,太陽能是一種清潔的能源，現(xiàn)在太陽能已廣泛應用于科技和生活中。太陽能是由太陽內部激烈進行的

多種核聚變反應而產生的，其中一種聚變反應是一個兄核（:H）和一個瓶核（；H）聚變產生一個氮核（；He）,

下列關于太陽內部的這種核聚變反應的敘述正確的是（）

A.該核聚變反應的方程為；H+；H-：He+：e

B.若氣核（；H）的結合能為瓦，瓶核（；H）的結合能為E2,氫核（：He）的結合能為ES,則這個反應中釋放出

的核能為△E=E3-El-E2

C,原子核聚變反應過程中釋放出了核能，所以反應后原子核的質量數(shù)一定減少

D.聚變反應是核子間距離很小時，這些核子在強大的庫侖力和萬有引力作用下緊密結合在一起的過程

2.在水平的足夠長的固定木板上，一小物塊以某一初速度開始滑動，經一段時間￡后停止，現(xiàn)將該木板

改置成傾角為45°的斜面，讓小物塊以相同的初速度沿木板上滑，若小物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為4

則小物塊上滑到最高位置所需時間與￡之比為

3.下述說法中正確的是

A.一個物體的重力勢能從一2J變化到一6J,重力勢能增加了

B.彈簧彈力做負功，彈簧系統(tǒng)的彈性勢能一定減小

C.一個物體所受合外力為零，它的機械能不一定守恒

D.合外力對物體做正功，物體的動能可能減小

4.如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率隨電流I變化的圖線，曲線OBC表示同一直流電源內部

的熱功率隨電流I變化的圖線。已知該直流電源內阻不隨溫度變化。由圖線可知

A.當電路中的電流為1A時，電源的輸出功率為3W

B.當電路中的電流為2A時，電源的輸出功率為2W

C.電源的最大輸出功率為2W

D.當電路中的電流為1.5A時，電源效率最高

5.從t=0時刻開始，甲沿光滑水平面做直線運動，速度隨時間變化如圖甲；乙靜止于光滑水平地面，從

t=0時刻開始受到如圖乙所示的水平拉力作用。則在0?4s的時間內（）

A.甲物體所受合力不斷變化

B.甲物體的速度不斷減小

C.2s末乙物體改變運動方向

D.2s末乙物體速度達到最大

6.如圖，在光滑絕緣水平面上，三個帶電小球a、b和c分別位于邊長為1的正三角形的三個頂點上；a、

b帶正電，電荷量均為q,c帶負電。整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強電場中。已知靜電力常量為k。若三

個小球均處于靜止狀態(tài)，則勻強電場場強的大小為（）

C.加.要

二、多項選擇題

7.如圖所示，匝數(shù)為n的正方形線圈abed的電阻為r,線圈外接電阻R,理想電壓表與電阻R并聯(lián)。線

圈ab邊和cd邊的中點連線OO',恰好位于磁感應強度為B的勻強磁場的邊界上。線圈繞OO'為軸以角

速度3勻速轉動，電壓表的示數(shù)為U,下列說法中正確的是（）

A.從圖示位置開始計時，電動勢的表達式為e=JJusinm

B.穿過線圈的磁通量的最大值為8=:取*口：

mnRa

C.線圈從圖示位置轉過90。的過程中通過電阻R的電荷量為回

D.線圈從圖示位置轉到90。位置時，電阻R的瞬時功率為亙

R

8.如圖所示，一輕質彈簧固定在光滑桿的下端，彈簧的中心軸線與桿重合，桿與水平面間的夾角始終=60°,

質量為m的小球套在桿上，從距離彈簧上端0點的距離為的A點靜止釋放，將彈簧壓至最低點B,壓

縮量為',不計空氣阻力，重力加速度為g。下列說法正確的是：（）

A.小球從接觸彈簧到將彈簧壓至最低點B的過程中，其加速度一直減小

B.小球運動過程中最大動能可能為1電”

后呷

c.彈簧勁度系數(shù)大于弋.

36

D.彈簧最大彈性勢能為丁3、

9.某能量探測器的簡化裝置如圖所示，探測屏可通過傳感器顯示打到屏上各點的粒子動能。P是個微粒

源，能持續(xù)水平向右發(fā)射質量相同、初速度不同的微粒。高度為h的探測屏AB豎直放置，離P點的水平

距離為L,上端A與P點的高度差也為h。若在地球上打開探測器，發(fā)現(xiàn)打在探測屏A、B兩點的微粒的動

能相等均為E,將此儀器放在月球表面探測時，測得打在探測屏A、B