【金榜教師用書】2021屆高考物理二輪復習精講精練-高效演練-第14講-力學實驗

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調(diào)整合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。高效演練1.(2022·哈爾濱一模)做勻變速直線運動的小車帶動紙帶通過打點計時器,打出的部分計數(shù)點如圖所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點,圖中未畫出),已知打點計時器使用的是50Hz的交變電流,則打點計時器在打“1”時的速度v1=m/s,平均加速度為a=m/s2。由計算結(jié)果可估量出第5個計數(shù)點與第6個計數(shù)點之間的距離最可能是cm。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)【解析】打點計時器在打“1”時的速度v1=QUOTE×10-2m/s=0.491m/s;由Δx=aT2和逐差法可得平均加速度為a=0.880m/s2;第5個計數(shù)點與第6個計數(shù)點之間的距離最可能是7.98cm+0.880×0.12×100cm=8.86cm。答案:0.4910.880±0.018.86±0.012.(2022·江蘇高考)在“探究單擺的周期與擺長的關(guān)系”試驗中,某同學預備好相關(guān)試驗器材后,把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度后釋放,同時按下秒表開頭計時,當單擺再次回到釋放位置時停止計時,將記錄的這段時間作為單擺的周期。以上操作中有不妥之處,請對其中兩處加以改正。_____________________________________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)應在擺球通過平衡位置時開頭計時;(2)應測量單擺多次全振動的時間,再計算出周期的測量值。(或在單擺振動穩(wěn)定后開頭計時)答案:(1)應在擺球通過平衡位置時開頭計時;(2)應測量單擺多次全振動的時間,再計算出周期的測量值。(或在單擺振動穩(wěn)定后開頭計時)3.如圖所示的試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)量不變的狀況下,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。多次轉(zhuǎn)變合外力F的大小,每次都會得到一個相應的加速度。本次試驗中,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圖像,圖像是一條過原點的直線。①a-F圖像斜率的物理意義是_______。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本次試驗中,是否應當滿足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狀況下,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(guān)系。本次試驗中,桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變,故系統(tǒng)所受的合外力不變。用圖像法處理數(shù)據(jù)時,以加速度a為縱軸,應當以的倒數(shù)為橫軸?！窘馕觥?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,爭辯對象是整個系統(tǒng),a=QUOTE=QUOTE,可見a-F圖像斜率的物理意義是QUOTE,系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力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,是轉(zhuǎn)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。答案:(1)①Q(mào)UOTE②合理③否由于試驗的爭辯對象是整個系統(tǒng),系統(tǒng)受到的合外力就等于mg(2)M+m4.(2022·江蘇高考)小明通過試驗驗證力的平行四邊形定則。(1)試驗記錄紙如圖所示,O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置,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;一個彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。請依據(jù)圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力。(2)認真分析試驗,小明懷疑試驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化,影響試驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度,發(fā)覺讀數(shù)不相同,于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。試驗裝置如圖所示,將一張白紙固定在豎直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O點,下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程,再次記錄下N的軌跡。兩次試驗記錄的軌跡如圖所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點,則試驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為。(3)依據(jù)(2)中的試驗,可以得出的試驗結(jié)果有()(填寫選項前的字母)A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B.兩次受到的拉力相同時,橡皮筋第2次的長度較長C.兩次被拉伸到相同長度時,橡皮筋第2次受到的拉力較大D.兩次受到的拉力相同時,拉力越大,橡皮筋兩次的長度之差越大(4)依據(jù)小明的上述試驗探究,請對驗證力的平行四邊形定則試驗提出兩點留意事項?！窘馕觥?1)用直尺作出如圖所示的力的示意圖,得到F合=4.6～4.9N都算對。(2)依據(jù)力的平衡F=mgtanθ,所以Fa=Fb,θ為橡皮筋被拉伸的方向與豎直方向的夾角。(3)選B、D。依據(jù)題圖,兩次受到的拉力相同時,橡皮筋第2次的長度較長,B項正確;依據(jù)題圖,兩次被拉伸到相同長度時,即Oa=Ob′,依據(jù)F=mgtanθ,橡皮筋第2次受到的拉力較小,C項錯誤;從題圖可以看出,兩次受到的拉力相同時,拉力越大,橡皮筋兩次的長度之差越大,D正確,A錯誤。(4)橡皮筋拉伸不宜過長;選用新橡皮筋。(或拉力不宜過大;選用彈性好的橡皮筋;換用彈性好的彈簧)答案:(1)見解析圖(2)Fa=Fb(3)B、D(4)橡皮筋拉伸不宜過長;選用新橡皮筋(或拉力不宜過大、選用彈性好的橡皮筋、換用彈性好的彈簧)5.(2022·天津高考)某同學把附有滑輪的長木板平放在試驗桌上,將細繩一端拴在小車上,另一端繞過定滑輪,掛上適當?shù)你^碼,使小車在鉤碼的牽引下運動,以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系。此外還預備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的試驗裝置如圖所示。(1)若要完成該試驗,必需的試驗器材還有哪些_________。(2)試驗開頭時,他先調(diào)整木板上定滑輪的高度,使牽引小車的細繩與木板平行。他這樣做的目的是下列的哪個(填字母代號)。A.避開小車在運動過程中發(fā)生抖動B.可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清楚C.可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動D.可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力(3)平衡摩擦力后,當他用多個鉤碼牽引小車時,發(fā)覺小車運動過快,致使打出的紙帶上點數(shù)較少,難以選到合適的點計算小車速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下,請你利用本試驗的器材提出一個解決方法:_________。(4)他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功,經(jīng)多次試驗發(fā)覺拉力做功總是要比小車動能增量大一些。這一狀況可能是下列哪些緣由造成的(填字母代號)。A.在接通電源的同時釋放了小車B.小車釋放時離打點計時器太近C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D.鉤碼做勻加速運動,鉤碼重力大于細繩拉力【解析】(1)要定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系,也就是驗證mgx=QUOTEMv2,所以此試驗需要測量鉤碼的質(zhì)量、小車的質(zhì)量和位移,故還需要刻度尺和天平。(2)分析小車受力可知,在平衡摩擦力的基礎(chǔ)上,使細繩與木板平行是為了讓細繩的拉力充當小車所受合外力,故D正確。(3)紙帶上打出的點少,說明小車的加速度過大,故可知減小鉤碼質(zhì)量或增加小車質(zhì)量(在小車上加上適量的砝碼)。(4)在此試驗中,依據(jù)牛頓其次定律可知,鉤碼的重力大于細繩的拉力,而試驗中用重力代替拉力會導致拉力做功大于小車動能增量;假照試驗未平衡摩擦力也會導致拉力做功大于動能增量,故選項C、D正確。答案:(1)刻度尺和天平(2)D(3)減小鉤碼質(zhì)量或增加小車質(zhì)量(4)C、D6.某試驗小組利用如圖所示的試驗裝置來探究當合外力肯定時,物體運動的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系。(1)試驗前用刻度尺測出兩個光電門中心之間的距離s,并測得遮光條的寬度d。該試驗小組在做試驗時,將滑塊從如圖所示位置由靜止釋放,由數(shù)字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間Δt1,遮光條通過光電門2的時間Δt2,則滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達式v1=,滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達式v2=,則滑塊的加速度的表達式a=。(以上表達式均用直接測量的物理量的字母表示)(2)在本次試驗中,試驗小組通過轉(zhuǎn)變滑塊質(zhì)量做了6組試驗,得到如表所示的試驗數(shù)據(jù)。試驗次數(shù)123456質(zhì)量m/g250300350400500800加速度a/m·s-22.021.651.431.251.000.63通過計算分析表中數(shù)據(jù)后,得出的結(jié)論是在合外力不變的狀況下,物體運動的加速度跟物體的質(zhì)量成反比,假如想通過圖像法進一步確認自己的結(jié)論,需建立(選填“a-m”或“a-QUOTE”)坐標系,依據(jù)試驗數(shù)據(jù)描點作圖,假如圖線是一條,就可確認上述