《2020届高考物理专题复习检测专题六：力学实验与创新（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理专题复习检测专题六：力学实验与创新（含解析）（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题六物理实验第1讲力学实验与创新(建议用时:40分钟满分:100分)1.(10分)某同学利用如图(甲)装置做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验.(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持状态.(2)图(乙)是弹簧弹力大小F与弹簧伸长量x的F-x图象,由图可求出弹簧的劲度系数为 N/m,图线不过坐标原点的原因是.解析:(1)为了准确测量减小误差,在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态.(2)在F-x图象中,斜率表示弹簧的劲度示数,则k=7(4-0.5)10-2 N/m=200 N/m;图线不过原点说明没有力时有了伸长量,故说明弹簧自身存在重力.答案:(1)竖直(2)200弹簧自身存在重力2.(1
2、5分)(2019江苏南通三模)验证“力的平行四边形定则”,如图(甲)所示,实验步骤如下:用两个相同的弹簧测力计互成角度地拉细绳套,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,记为O1;记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向;只用一个弹簧测力计,将结点仍拉到位置O1,记录弹簧测力计的拉力F3的大小和方向;按照力的图示要求,作出拉力F1,F2,F3;根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F;比较F3和F的一致程度.(1)下列说法中正确的是.A.应使橡皮条与两绳夹角的平分线在同一直线上B.为了便于计算合力大小,两绳间夹角应取30,45,90等特殊角度C.系在橡皮条末端的两绳要一样长D.同时改变
3、两个弹簧测力计的拉力,结点可能保持在位置O1(2)改变F1,F2,重复步骤至进行第二次实验,记下结点位置O2,位置O2 (选填“必须”或“不必”)与位置O1相同.(3)实验记录纸如图(乙)所示,两弹簧测力计共同作用时,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点,两个力的大小分别为F1=3.0 N,F2=3.5 N.请根据图中给出的标度作出F1和F2的合力,测得合力F= N.(保留两位有效数字)(4)实验中,用两个弹簧测力计同时拉,两绳夹角小于90,一个弹簧测力计示数接近量程,另一个为量程的一半,请说明这样操作(选填“合理”或“不合理”),理由是.解析:(1)两细绳拉橡皮条时,只要确保拉到同一点即可
4、,两绳间夹角不一定取30,45,90等特殊角度,合力不需要一定过两分力的角平分线,故A,B错误;细绳的作用是能显示出力的方向,所以不必须等长,故C错误;同时改变两个弹簧测力计的拉力,结点可能保持在位置O1,故D正确.(2)改变F1,F2,重复步骤至进行第二次实验,因为两次是不同的实验,则位置O2不必与第一次位置O1相同.(3)根据平行四边形定则作出F2与F1的合力,如图所示,测得合力F=4.0 N.(4)由题意知,两分力夹角小于90,故合力一定大于其中任何一个分力,一个弹簧测力计示数接近量程,那么只用一个弹簧测力计拉时会超过其量程,故这样操作不合理.答案:(1)D(2)不必(3)见解析图4.0
5、(4)不合理只用一个弹簧测力计拉时会超过其量程3.(15分)(2019全国卷,22)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验.实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照.已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片.(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是.(填正确答案标号)A.米尺B.秒表C.光电门D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法.答: .(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a,b和c得到ab=24.5 cm,ac=58.7 cm,则该地的重力加速度大小为g=m/s2.(保留2位有效数字)解析:(1)此实验
6、用数码相机替代打点计时器,但实验原理是相同的,仍然需要米尺来测量小球下落的位置之间的距离,故选A.(2)用米尺测量照片之间小球的位移,所以要使小球下落时尽量靠近米尺.(3)可利用逐差法来计算加速度,bc=ac-ab=34.2 cm,故g=xT2=(34.2-24.5)10-20.12 m/s2=9.7 m/s2.答案:(1)A(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.74.(15分)(2019福建泉州模拟)为了验证动量守恒定律,某实验小组选取两个材质相同而质量不同的滑块A和B,并按下述步骤进行了实验:在A,B的相撞面分别粘上橡皮泥,便于二者相撞后连成一体;实验装置如图(甲)所示,
7、铝质粗糙导轨槽固定在水平桌面上,其倾斜面的右端和水平段的左端由一小段圆弧连接,在导轨槽的侧面且与水平导轨等高处安装一台数码频闪照相机;将滑块B静置于槽的水平段某处,滑块A由槽的倾斜面适当位置静止释放,同时开始频闪拍摄,直至两滑块停止运动,得到一幅多次曝光的照片;多次重复步骤,得到多幅照片,挑选其中最理想的一幅,打印出来,将刻度尺紧靠照片放置,如图(乙)所示.请对上述操作进行分析并回答以下问题:(1)分析图(乙)可知,A,B滑块碰撞发生的位置是.(填选项前的字母)A.在P5,P6之间B.在P6处C.在P6,P7之间(2)为了验证碰撞中动量是否守恒,必须直接测量或读取的物理量是 .A.A,B两滑块
8、的质量m1和m2B.频闪照相的周期TC.滑块与导轨间的动摩擦因数D.照片上测量的s34,s45和s56,s67E.照片上测量的s45,s56和s67,s78(3)此实验验证动量守恒的表达式是.用第(2)问中的符号表示解析:(1)P6之前滑块A的运动距离越来越小,但每两段之间距离的差值都相等,说明滑块A在P6位置之前一直做匀减速运动;而在P6位置之后滑块A运动的距离明显减小,说明滑块A,B恰好在P6位置处发生碰撞.(2)(3)设碰撞前滑块A在P4,P5,P6的速度分别为v4,v5,v6,碰撞后,整体在P6,P7,P8的速度分别为v6,v7,v8,则v4=s34+s452T,v5=s45+s562
9、T,又因为v5=v4+v62,得到碰撞前滑块A速度v6=2s56+s45-s342T,由于P6位置之前滑块A是做匀变速运动,则s45-s34=s56-s45,联立可得v6=3s56-s452T,同理,碰撞后整体的速度v6=3s67-s782T,原来需要验证的方程为m1v6=(m1+m2)v6,将上两式代入整理得,m1(3s56-s45)=(m1+m2)(3s67-s78),由此可见,需要直接测量的物理量是A,B两个滑块的质量m1和m2及s45,s56和s67,s78,故A,E正确.答案:(1)B(2)AE(3)m1(3s56-s45)=(m1+m2)(3s67-s78)5.(15分)(2019
10、湖南湘潭三模)实验小组用图1所示器材探究加速度与合外力的关系:水平桌面上放有两辆相同的小车,两辆小车前后两端各系一条细绳,前端的细绳都跨过定滑轮并挂一个小盘,盘中放有质量不同的砝码.用黑板擦把小车后端的两条细绳按在桌面上,使小车静止.实验前,先通过让桌子一端升高的方式平衡摩擦力,抬起黑板擦,两辆小车同时开始运动,按下黑板擦,两辆小车同时停下,用刻度尺测出两辆小车通过的位移.(1)本实验将砝码和小盘的重力当作小车的合力,应使砝码和小盘质量之和(选填“远大于”“远小于”或“等于”)小车质量;小车合力的计算存在误差,此类误差属于(选填“系统”或“偶然”)误差.(2)经过测量,两小车通过位移分别为s1
11、,s2,砝码和小盘总质量分别为m1,m2,只要满足关系式,则可验证加速度与合外力成正比.(3)为了使实验结果更加精确,某同学利用拉力传感器和速度传感器来做实验,如图2,在长木板上相距为L的A,B两点各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A,B时的速率,实验中使用的小车及拉力传感器总质量约为200 g,每个钩码的质量约为50 g.主要实验步骤如下:调整长木板的倾斜角度,平衡小车受到的摩擦力;释放小车,读出拉力传感器的读数F,让小车依次经过A,B速度传感器,记录速度vA和vB,并计算出小车加速度a;增加钩码数量重复步骤,得到多组数据,并作出aF图象,步骤中小车加速度a=(请用题中符号表示);根据本
12、实验作出的aF图象(图3)最接近.解析:(1)当砝码和小盘的质量远小于小车质量时可以近似认为小车受到的拉力等于砝码和小盘的重力;小车合力的计算存在误差,此类误差是由于实验设计造成的,属于系统误差.(2)小车做初速度为零的匀加速直线运动,位移s=12at2=mg2Mt2则有s1s2=m1g2Mt2m2g2Mt2=m1m2,只要满足s1s2=m1m2,则可验证加速度与合外力成正比.(3)小车做匀加速直线运动,由速度位移公式可知,小车的加速度a=vB2-vA22L;小车受到的拉力可以由拉力传感器测出,a=1MF,在小车质量M一定时,a与F成正比,故A正确.答案:(1)远小于系统(2)s1s2=m1m
13、2(3)vB2-vA22LA6.(15分)某同学利用倾斜气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验,实验装置如图(甲)所示.其主要实验步骤如下:a.用游标卡尺测量挡光条的宽度l,结果如图(乙)所示;b.读出导轨标尺的总长L0,并用直尺测出导轨标尺在竖直方向的高度H0;c.读出滑块释放处挡光条与光电门中心之间的距离s;d.由静止释放滑块,从数字计时器图(甲)中未画出上读出挡光条通过光电门所用的时间t.回答下列问题:(1)由图(乙)读出l= mm.(2)(选填“有”或“没有”)必要用天平称出滑块和挡光条的总质量M.(3)多次改变光电门位置,即改变距离s,重复上述实验,作出1t2随s的变化图象,如图(丙
14、)所示,当已知t0,s0,l,L0,H0和当地重力加速度g,满足表达式1t02=时,可判断滑块下滑过程中机械能守恒.解析:(1)游标尺上共有20小格,精度为0.05 mm,用游标卡尺测量挡光条的宽度l=(8+0.054)mm=8.20 mm.(2)欲验证机械能守恒定律,即Mgssin =12M(lt)2,为气垫导轨与水平面间的夹角,只需验证gssin =12(lt)2,可见没有必要测量滑块和挡光条的总质量M.(3)由几何知识得sin =H0L0,当s=s0,t=t0时有1t02=2gH0l2L0s0.答案:(1)8.20(2)没有(3)2gH0l2L0s07.(15分)(2019北京昌平区二模)某实验小组利用如图1所示的装置,对轻质弹簧的弹性势能进行探究.一轻质弹簧放置在较光滑的水平桌面上,弹簧右端固定,左端与一小球接触但不拴接;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘.向右推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到铺有白纸和复写纸的水平地面上,通过测量和计算,可得到弹簧被压缩后的弹性势能.(1)为测得小球离开桌面时的动能Ek,已知重力加速度g,需要测量下列物理量中的(填选项前的字母).A
