2020版高考物理二輪復(fù)習 第二部分 高考題型研究 課時作業(yè)二 力學實驗基礎(chǔ)命題點（含解析）

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1、課時作業(yè)二　力學實驗基礎(chǔ)命題點 1．(2018年高考·課標全國卷Ⅰ)如圖1(a)，一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤；一標尺由游標和主尺構(gòu)成，主尺豎直固定在彈簧左邊；托盤上方固定有一能與游標刻度線準確對齊的裝置，簡化為圖中的指針． 圖1 現(xiàn)要測量圖1(a)中彈簧的勁度系數(shù)．當托盤內(nèi)沒有砝碼時，移動游標，使其零刻度線對準指針，此時標尺讀數(shù)為1.950 cm；當托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時，移動游標，再次使其零刻度線對準指針，標尺示數(shù)如圖1(b)所示，其讀數(shù)為________ cm.當?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2，此彈簧的勁度系數(shù)為________ N/m(保

2、留3位有效數(shù)字)． 解析：標尺的游標為20分度，精確度為0.05 mm，游標的第15個刻度與主尺刻度對齊，則讀數(shù)為37 mm＋15×0.05 mm＝37.75 mm＝3.775 cm. 彈簧形變量x＝(3.775－1.950)cm＝1.825 cm， 砝碼平衡時，mg＝kx， 所以勁度系數(shù)k＝＝ N/m≈53.7 N/m. 答案：3.775　53.7 2．(2018年高考·天津卷)某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計兩個，橡皮條(帶兩個較長的細繩套)，刻度尺，圖釘(若干個)． (1)具體操作前，同學們提出了如下關(guān)于實驗

3、操作的建議，其中正確的有________． A．橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上 B．重復(fù)實驗再次進行驗證時，結(jié)點O的位置可以與前一次不同 C．使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度 D．用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計的拉力 (2)該小組的同學用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標注信息有結(jié)點位置O、力的標度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示．其中對于提高實驗精度最有利的是________． 解析：(1)兩細繩套拉力的合力不一定沿兩細繩套夾角的角平分線，故A錯誤．同一次實驗，用一個細繩套拉橡皮條

4、和用兩個細繩套拉橡皮條結(jié)點O的位置應(yīng)相同，不同次實驗結(jié)點O的位置可以不同，故B正確．為減小彈簧測力計摩擦和誤差，施力方向應(yīng)沿測力計軸線，讀數(shù)時視線正對測力計刻度，故C正確．合力可以比分力大，也可以比分力小，故D錯誤． (2)為了提高實驗精度，測力計讀數(shù)應(yīng)適當大一些，標度應(yīng)適當小一些，兩分力夾角適當大一些，標注細線方向的兩點離結(jié)點應(yīng)適當遠一些．故選B. 答案：(1)BC　(2)B 3．(2019年高三煙臺模擬)A、B兩位同學做“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實驗． 圖2 (1)實驗裝置如圖2甲所示，打出了一條紙帶如圖2乙所示，計時器所用交流電源的頻率為50 Hz，從比較

5、清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離，該小車的加速度為________m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)． (2)兩同學各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到如圖2丙中A、B兩條直線，圖線斜率為________，則A、B兩同學用的小車與木板間的動摩擦因數(shù)的關(guān)系為μA________μB(選填“大于”“小于”或“等于”)． 解析：(1)利用Δx＝aT2，a＝＝m/s2＝0.15 m/s2. (2)當沒有平衡摩擦力時有：F－f＝ma，故a＝－μg，即圖線斜率為，縱軸截距的大小為μg，觀察圖線可知μA＞μB. 答案

6、：(1)0.15　(2)小車質(zhì)量的倒數(shù)　大于 4．(2019年河南模擬)如圖3下面幾個實驗都用到了打點計時器． ①運用裝置丙可以完成“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗 ②運用裝置丙可以完成“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗 ③運用裝置甲完成“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗 ④運用裝置乙完成“驗證機械能守恒定律”實驗 圖3 (1)運用裝置丙完成“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗________(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦阻力． (2)如圖丁為某同學在一次實驗中打出的一條紙帶的部分，若所用交流電的頻率為50 Hz，圖中刻度尺的最小分度為1 mm，請問該條紙帶是以四個

7、實驗中實驗________(填實驗的代碼①②③④)得到的． (3)由如圖丁的測量，打C點時紙帶對應(yīng)的速度為______ m/s(保留3位有效數(shù)字)． 解析：(1)在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，小車存在阻力，對其規(guī)律的研究沒有影響，因此不需要平衡摩擦力． (2)根據(jù)推論公式Δx＝aT2可以判斷物體做勻變速直線運動，并求出加速度a＝≈9.80 m/s2，由加速度大小可知，紙帶屬于驗證機械能守恒定律的實驗得到的． (3)根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度， vC＝＝ m/s＝1.50 m/s. 答案：(1)不需要　(2)④　(3)1.50(1.49～1.5

8、2均可) 5．(2019年齊魯名校協(xié)作體聯(lián)考)某同學利用傾斜氣墊導(dǎo)軌做“驗證機械能守恒定律”的實驗，實驗裝置如圖4甲所示．其主要實驗步驟如下： 圖4 a．用游標卡尺測量擋光條的寬度l，結(jié)果如圖4乙所示； b．讀出導(dǎo)軌標尺的總長L0，并用直尺測出導(dǎo)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)上讀出擋光條通過光電門所用的時間t. 回答下列問題： (1)由圖4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

9、)多次改變光電門位置，即改變距離s，重復(fù)上述實驗，作出隨s的變化圖象，如圖4丙所示，當已知量t0、s0、l、H0、L0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，精確度為0.05 mm，用游標卡尺測量擋光條的寬度l＝8 mm＋0.05×4 mm＝8.20 mm. (2)欲驗證機械能守恒定律，即Mgssinθ＝M()2， θ為氣墊導(dǎo)軌與水平面間的夾角，只需驗證gssinθ＝()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sinθ＝， 當s＝s0，t＝t0時，有＝. 答案：(1)8.20　(2

10、)沒有　(3) 6．(2019年東北二模)氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用兩個光電門以及滑塊A和B來探究動量守恒定律，實驗裝置如圖5所示，采用的實驗步驟如下： 圖5 a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平 c．給B一個水平向左的初速度，記錄B通過光電門2的擋光時間為tB d．B與靜止在導(dǎo)軌上的A發(fā)生碰撞后，A向左運動通過光電門1的擋光時間為tA，B向右運動通過光電門2的擋光時間為tB′ (1)實驗中測得滑塊B上遮光條的寬度為dB，

11、還應(yīng)測量的物理量是____________________． (2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，得出關(guān)系式__________________成立，即可驗證動量守恒定律． 解析：(1)由于滑塊上遮光條的寬度除以滑塊通過光電門的時間即為滑塊通過光電門時的速度，所以還應(yīng)測量的物理量是滑塊A上遮光條的寬度dA. (2)由于系統(tǒng)水平方向所受合外力為0，故系統(tǒng)水平方向動量守恒，在碰撞前系統(tǒng)的動量為mB，取向左為正方向，故在碰撞后系統(tǒng)的動量為mA－mB，則根據(jù)動量守恒有：mB＝mA－mB，即可驗證動量守恒定律． 答案：(1)滑塊A上遮光條的寬度dA (2)mB＝mA－mB 7．(2019年保定一模

12、)幾個同學在旱冰場閑聊時說起了滑旱冰的物理學知識，于是大家想要粗略驗證動量守恒定律，設(shè)計好方案后按下列步驟進行： a．在寬闊水平的場地上選取兩個基準點為原點，分別沿相反方向畫射線，選取一定長度為標度畫上刻度； b．兩個同學穿好旱冰鞋分別站立在一個原點上，對推，旁邊同學用智能手機跟拍； c．改變對推人數(shù)，比如一方兩個同學相互抱住，另一方一個同學，旁邊同學拍下運動場景； d．選取同學的運動軌跡基本沿著射線的視頻，從視頻中得到一些相關(guān)數(shù)據(jù)． 請回答： (1)要完成實驗?zāi)康?，選出下列你認為需要用到的數(shù)據(jù) ________． A．本地重力加速度g B．對推雙方的質(zhì)量m1、m2 C．對

13、推雙方滑行的標度數(shù)目n1、n2 D．互推過程的時間 E．旱冰鞋與地面之間的摩擦因數(shù)μ (2)用選出的物理量寫出驗證動量守恒的表達式_____________． (3)寫出可能影響驗證的某一個因素____________________. 解析：(1)要驗證的關(guān)系是：m1v1＝m2v2；而v1＝，v2＝，即m1＝m2，即m1＝m2.則需要用到的數(shù)據(jù)是：對推雙方的質(zhì)量m1、m2以及對推雙方滑行的標度數(shù)目n1、n2，故選B、C. (2)用選出的物理量寫出驗證動量守恒的表達式為m1＝m2. (3)可能影響驗證的因素：雙方旱冰鞋與地面間的摩擦因數(shù)不同；地面平整程度不同；對推過程時間較長摩擦

14、力的沖量較大；推開后同學身體有轉(zhuǎn)動等等． 答案：(1)BC　(2)m1＝m2 (3)雙方旱冰鞋與地面間的摩擦因數(shù)不同；地面平整程度不同；對推過程時間較長摩擦力的沖量較大；推開后同學身體有轉(zhuǎn)動等等 8．(2019年開封模擬)某同學驗證動能定理的實驗裝置如圖6甲所示．水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩與一易拉罐相連，易拉罐和里面的細沙總質(zhì)量為m；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間為t，d表示遮光片的寬度，L表示A、B兩點間的距離．滑塊與導(dǎo)軌間沒有摩擦，用g表示重力

15、加速度． 圖6 (1)該同學首先用游標卡尺測量了遮光片的寬度，如圖6乙所示，遮光片的寬度d＝________cm. (2)該同學首先調(diào)整導(dǎo)軌傾角，易拉罐內(nèi)盛上適量細沙，用細繩通過滑輪連接在滑塊上．讓滑塊恰好在A點靜止．剪斷細繩后，滑塊開始加速下滑，則其受到的合外力為________(用題目中所給的物理量符號表示)． (3)為驗證從A→B過程中滑塊所受合外力做功與滑塊動能變化的關(guān)系，需要驗證的關(guān)系式為________________(用題目中所給的物理量符號表示)． 解析：(1)寬度d＝(11＋0.4)mm＝11.4 mm＝1.14 cm. (2)由于滑塊在A點靜止，因此滑塊的下滑分力等于易拉罐及細沙的總重力mg，又由于斜面與滑塊間無摩擦，因此滑塊下滑時，其受到的合外力等于mg. (3)本實驗應(yīng)該驗證mgL＝Mv2，而到達B點時的速度v＝，代入可得mgL＝M()2. 答案：(1)1.14　(2)mg　(3)mgL＝M - 9 -