《新高考物理二轮复习讲义+分层练习专题11 力学实验与电学实验 巩固练习（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理二轮复习讲义+分层练习专题11 力学实验与电学实验 巩固练习（含解析）（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题11力学实验与电学实验1（2022北京高考真题）某同学利用自由落体运动测量重力加速度，实验装置如图1所示，打点计时器接在频率为的交流电源上。使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1，2，8，相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数点之间的距离，并求出打点2，3，7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立坐标系，根据重锤下落的速度作出图线并求重力加速度。（1）图2为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度_（结果保留3位有效数字）。（2）除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出，请在图中标出速度对应的坐标点，并作出图线
2、_。（3）根据图3，实验测得的重力加速度_（结果保留3位有效数字）。（4）某同学居家学习期间，注意到一水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。_【答案】 1.15 9.79 见解析【详解】（1）1打点计时器接在频率为的交流电源上，相邻计数点之间还有1个计时点，则相邻两计数点之间的时间为纸带做自由落体运动，打点3时的瞬时速度等于点2到点4之间的平均速度，由纸带数据可知（2）2做出图像如图所示（3）
3、3根据，可知根据图像可知其斜率为重力加速度，则有（4）4需要测量的物理量：水滴下落的高度h和下落的时间t。测量h的方法：用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度，多次测量取平均值；测量t的方法：调节水龙头阀门，使一滴水开始下落的同时，恰好听到前一滴水落地时发出的清脆声音。用手机测量n滴水下落的总时间，则2（2022湖南长郡中学模拟预测）如图甲所示，小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定遮光条，小车放在安装有定滑轮和两个光电门A、B的光滑轨道上，用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行，滑轮质量、摩擦不计。（1）用游标卡尺测遮光条的宽度，如图
4、乙所示，则遮光条的宽度d=_mm。（2）实验过程中_（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m。（3）实验主要步骤如下：测量小车、传感器及遮光条的总质量M，测量两光电门间的距离L。由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数F，记录遮光条通过光电门A、B时的挡光时间、及遮光条从A到B的时间t。（4）利用该装置验证动能定理的表达式为FL=_；（5）利用该装置验证动量定理的表达式为Ft=_。（以上两空均用字母M、d、表示）【答案】 0.50 不需要 【详解】（1）1游标卡尺读数为（2）2实验中可通过力传感器来直接测量细线的拉力，不需要近似的将重物的重力约等于细线的拉力，故实验中不需要满足M
5、远大于m。（4）3小车通过光电门A、B时的速度分别为，以小车为研究对象，小车通过光电门A、B时，合力做功为小车通过光电门A、B时动能的变化量为则验证动能定理的表达式为（5）4以小车为研究对象，小车通过光电门A、B过程中，合力的冲量为小车通过光电门A、B时动量的变化量为则验证动量定理的表达式为3（2022湖南雅礼中学三模）某同学利用如图甲所示的装置验证动量定理。所用电源的频率Hz，重物和托盘的质量为m，小车的质量为M，重力加速度，将打点计时器所在的一端垫高，以平衡小车与木板之间的摩擦力，之后通过合理的实验操作得到了如图乙所示的纸带，图中各点为连续的计时点。（1）打下计时点2时，小车的瞬时速度大小
6、为_（结果保留三位有效数字）；（2）取打下计时点15的过程研究，打下计时点1、5时小车的速度大小分别为、，则验证动量定理的表达式为_（用题中所给物理量符号表示）；（3）若实验过程中发现m所受重力的冲量大于系统动量的增加量，造成此问题的原因可能是_。【答案】 0.575 摩擦力未平衡完【详解】(1)1打点计时器频率是50Hz，所以周期是0.02s，打下计时点2时，小车的瞬时速度大小为(2)2动量定理的内容是合力的冲量等于动量的变化量，已平衡摩擦力，所以系统的合力等于重物和托盘的重力，则合力的冲量为系统的动量变化量为则验证动量定理的表达式为(3)3若实验过程中发现m所受重力的冲量大于系统动量的增加
7、量，说明系统的合力小于重物与托盘的重力，造成此问题的原因可能是摩擦力未平衡完。4（2022广东广州模拟预测）实验小组利用光电门和数字传感设备设计了一个测量当地重力加速度的集成框架，如图甲所示，框架上装有两个光电门，都可上下移动；框架的竖直部分贴有刻度尺，零刻度线在上端，可以直接读出两个光电门到零刻度线的距离x1和x2；框架水平部分安装了电磁铁，将质量为m的小铁球吸住。一且断电，小铁球就由静止释放，先后经过两个光电门时，与光电门连接的数字传感器即可测算出速度大小v1和v2。多次改变两个光电门的位置，得到多组x1和x2、v1和v2的数据建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k。（1）需
8、要提前向数字传感器输入小球的直径d，当小铁球经过光电门时，光电门记录下小球经过光电门的时间t，测算出的速度v=_。（2）当地的重力加速度为_（用k表示）。（3）若选择刻度尺的0刻度所在高度为零势能面，则小铁块经过光电门1时的机械能表达式为_（用题于中的x1、x2、m、v1、v2、k表示）（4）下面哪个做法可以提高测量的准确度_A两个光电门尽量靠近B选用大小相同，但密度小一点的铝球C在集成框架上加装水平仪，确保刻度尺测量的是竖直高度【答案】 C【详解】（1）1光电门测速是用挡光时间内的平均速度来表示小球体通过光电门的瞬时速度，则（2）2根据位移速度关系式有结合图乙有解得（3）3若选择刻度尺的0刻
9、度所在高度为零势能面，则小铁块经过光电门1时的动能与重力势能为，结合（1）中结论，解得小铁块经过光电门1时的机械能为（4）4A光电门测速原理表达式为挡光时间越小，实验误差越小，两个光电门间距适当大一些，小球经过光电门的速度大一些，挡光时间短一些，测速误差小一些，A错误；B小球下落过程受空气阻力作用，为了减小空气阻力的影响，实验中应选用大小相同，但密度大一点的铅球，B错误；C实验中测量的是小球竖直下落的高度，因此实验中可以在集成框架上加装水平仪，确保刻度尺测量的是竖直高度，C正确。故选C。5（2022山西怀仁市第一中学校模拟预测）在“研究弹簧的物理特性”研究性学习中，某学习小组尝试用不同的方法测
10、量弹簧的劲度系数。该学习小组查阅资料得知，弹簧弹性势能表达式为Ep，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧形变量。他们设计了如图（a）所示装置进行测量，弹簧右端与滑块不连接，操作步骤如下：（1）首先将气垫导轨调节水平。接通电源后轻推滑块，如果滑块做匀速运动，表示导轨水平。（2）用游标卡尺测出滑块上挡光片的宽度d，示数如图（b），其读数为_m。（3）接通电源，用手向左侧推动滑块，使弹簧压缩到某一长度（弹簧处于弹性限度内），测出弹簀压缩量x，（4）将滑块由静止释放，读出滑块经过光电门时挡光片的挡光时间t，（5）重复步骤（3）（4）测出多组x及对应的t，（6）画出图像如图（c）所示，由图像求得其斜率为a。若想
11、测出劲度系数，还需要测量的物理量为_（写出物理量的名称及符号），可求得弹簧的劲度系数为_（用斜率a以及其他测得的物理量符号表达）。【答案】 0.00570 滑块的质量m 【详解】（2）1根据游标卡尺读数规则，其读数为（6）23由知，要测出劲度系数k，还需测出滑块的质量m；由得图像斜率得6（2022新疆博乐市高级中学（华中师大一附中博乐分校）模拟预测）利用甲图装置可以测量圆盘加速转动时的角速度以及角加速度。物理学上把角速度的变化与发生这一变化所用时间的比值定义为角加速度。有一定厚度的圆盘可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动。圆盘加速转动时，纸带随圆盘运动通过打点计时器打上一系列点。用50分度的游
12、标卡尺测得圆盘的直径如图乙，用此装置打出的一条纸带如图丙（打点计时器所接交流电的频率为，A、B、C、D为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出）。（1）据图乙读出圆盘的直径为_；（2）据图丙计算，打D点时圆盘转动的角速度为_（保留三位有效数字）；（3）依图丙可知，圆盘转动的角加速度大小为_（保留三位有效数字）。【答案】 50.94 16.1 23.6【详解】（1）1游标卡尺为50分度，精确度为0.02mm，读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以圆盘的直径为为（2）2相邻两计数点间的时间间隔为由图丙可知，相邻两个T时间内，纸带的位移之差恒为0.6cm，所以纸带做匀加速直线运动，打D点时纸带的瞬时速
13、度等于C、E两点之间的平均速度，为圆盘的半径为打D点时圆盘转动的角速度为（3）3纸带的加速度大小等于圆盘边缘的切向加速度大小，为结合角加速度的定义以及角速度和线速度之间的关系可得7（2022山东肥城市教学研究中心模拟预测）小河同学设计实验测量当地的重力加速度，实验器材主要由一个可调速的电动机、智能手机、细铜丝、钢管支架和不锈钢底座组成，其中可调速的电动机是由一个低速旋转电动机、一个直流电机调速器和一个直流开关组成。手机在水平面内稳定做匀速圆周运动时可处理为“圆锥摆”模型，手机上装载的Phyphox软件配合手机内的陀螺仪可直接测得手机做圆周运动的角速度和向心加速度a，Tracker软件可通过拍下
14、的视频，分析测量绕杆做圆周运动时悬线与竖直方向的夹角及手机做圆周运动的半径r。有了a、r的实测数据，即可在误差允许范围之内测量当地重力加速度。（1）小河同学根据所学过的力学知识推出当地重力加速度表达式为：_（用a和表示）；（2）若保持角速度不变，改变线长L，根据测得的5组数据描点作图，直线拟合后得到图像如图所示，直线斜率为k，圆心到悬点距离为h，当地重力加速度表达式为：_（用k和h表示）。（3）根据实验数据描绘得出了图像如图所示，请由图像计算重力加速度_（结果保留三位有效数字）。【答案】 #hk 9.85（9.7010.0范围内均可）【详解】（1）1手机的重力和细铜丝的拉力的合力提供向心力，则解得（2）2根据向心加速度公式可知图像的斜率为由（1）可知根据几何关系可知解得（3）3由（1）可知图像的斜率表示重力加速度，则8（2022全国模拟预测）某实验小组想通过如图所示的实验装
