（新課標）2020版高考物理二輪復習 專題八 第1講 力學和光學實驗精練（含解析）

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1、力學和光學實驗 (45分鐘) 1．用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數如圖甲所示，此示數為______ mm，用20分度的游標卡尺測量某物體的厚度時，示數如圖乙所示，此示數為____ mm. 解析：螺旋測微器的固定刻度讀數為6 mm，可動刻度讀數為0.01 mm×12.5＝0.125 mm，所以最終讀數為6 mm＋0.125 mm＝6.125 mm；游標卡尺的主尺讀數為6.3 cm＝63 mm，游標尺上第12個刻度與主尺上某一刻度對齊，因此游標讀數為0.05 mm×12＝0.60 mm，所以最終讀數為63 mm＋0.60 mm＝63.60 mm. 答案：6.125(±0.002均可

2、)　63.60 2．某同學利用單擺測定當地重力加速度，發(fā)現單擺靜止時擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點到球心的距離當作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對應的周期T，畫出L-T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個點，坐標如圖所示．他采用恰當的數據處理方法，則計算重力加速度的表達式應為g＝________(用圖中標注字母表示)．請你判斷該同學得到的實驗結果與擺球重心在球心處的情況相比，將________(選填“偏大”“偏小”或“相同”)． 解析：由單擺的周期公式T＝2π，得T2＝4π2，則T＝4π2，T＝4π2，可得g＝，由此式可知測得的g值與某一次實驗時的擺長無關，與兩次實驗中的擺長

3、差有關，所以g值與擺球重心在不在球心處無關． 答案：　相同 3．(2017·高考全國卷Ⅱ)某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關系．使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器． 實驗步驟如下： ①如圖(a)，將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當滑塊上的擋光片經過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間Δt； ③用Δs表示擋光片沿運動方向的長度[如圖(b)所示]，表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時間內的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑

4、塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復步驟②③； ⑤多次重復步驟④； ⑥利用實驗中得到的數據作出　-Δt圖，如圖(c)所示． 完成下列填空： (1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和Δt的關系式為＝________. (2)由圖(c)可求得，vA＝________ cm/s，a＝________ cm/s2.(結果保留3位有效數字) 解析：(1)由于滑塊做勻變速運動，在擋光片通過光電門的過程中，由運動學公式得Δt＝vAΔt＋a(Δt)2，則＝vA＋aΔt.(2)由＝vA＋aΔt結合題圖(

5、c)可知，圖線與縱軸的交點的縱坐標即為vA，將圖線延長與縱軸相交，得vA＝52.1 cm/s，圖線的斜率等于a，即a＝ cm/s2，求得a≈16.4 cm/s2. 答案：(1)vA＋Δt　(2)52.1　16.4 4．(2019·河南三門峽高三期末)用圖甲所示裝置探究物體的加速度與力的關系．實驗時保持小車(含車中重物)的質量M不變，細線下端懸掛鉤碼的總重力作為小車受到的合力F，用打點計時器測出小車運動的加速度a. (1)關于實驗操作，下列說法正確的是________． A．實驗前應調節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細線與木板平行 B．平衡摩擦力時，在細線的下端懸掛鉤碼，使小車在線

6、的拉力作用下能勻速下滑 C．每次改變小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力 D．實驗時應先接通打點計時器電源，后釋放小車 (2)圖乙為實驗中打出紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出連續(xù)的5個計數點A、B、C、D 、E，相鄰兩個計數點之間都有4個點跡未標出，測出各計數點到A點間的距離．已知所用電源的頻率為50 Hz，打B點時小車的速度vB＝________ m/s，小車的加速度a＝______ m/s2. (3)改變細線下端鉤碼的個數，得到a-F圖象如圖丙所示，造成圖線上端彎曲的原因可能是________． 解析：(1)調節(jié)滑輪的高度，使牽引小車的細繩與長木板保持平行，否則

7、拉力不會等于合力，故A正確；在調節(jié)木板傾斜度平衡小車受到的滑動摩擦力時，不應懸掛鉤碼，故B錯誤；由于平衡摩擦力之后有Mgsin θ＝μMgcos θ，故tan θ＝μ，所以無論小車的質量是否改變，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車所受的拉力，不需要重新平衡摩擦力，故C錯誤；打點計時器要“早來晚走”，即實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放小車，而當實驗結束時應先控制小車停下再停止打點計時器，故D正確． (2)已知打點計時器電源頻率為50 Hz，則紙帶上相鄰計數點間的時間間隔為T＝5×0.02 s＝0.1 s. B點對應的速度vB＝＝ m/s＝0.316

8、 m/s. 根據Δx＝aT2可得xCE －xAC＝a(2T)2， 小車運動的加速度為a＝ ＝ m/s2 ＝0.93 m/s2. (3)隨著力F的增大，即隨所掛鉤碼質量m的增大，不能滿足M?m，因此圖線上端出現彎曲現象． 答案：(1)AD　(2)0.316　0.93　(3)隨所掛鉤碼質量m的增大，不能滿足M?m 5．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細繩套，如圖甲所示，實驗中先用兩個彈簧測力計分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條，把橡皮條的一端拉到O點，用鉛筆描下O點位置和兩個細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數，然后只用一個彈簧測

9、力計，通過細繩套再次把橡皮條的一端拉到O點，記下彈簧測力計的讀數F′和細繩的方向，作出三個力的圖示，如圖乙所示． (1)下列說法正確的是________． A．實驗中兩個細繩套應適當長一些，可以減小實驗誤差 B．在用力拉彈簧測力計時，拉力應沿彈簧測力計的軸線方向 C．在作力F1、F2的圖示時，必須選取同樣的標度，而作F′的圖示時，可以選取不同的標度 D．連接F1、F2和F′三個力的圖示箭頭的末端，驗證所得圖形是不是平行四邊形 (2)甲同學在做這個實驗時，兩個彈簧測力計的量程都是10 N，他把彈簧測力計校準零點之后，先測量一個質量為1 kg的物體的重力，發(fā)現彈簧測力計的示數為8.2

10、 N，換用另外一個彈簧測力計測量這個物體的重力，發(fā)現示數還是8.2 N，測量重力的操作都是正確的，如果用這兩個彈簧測力計進行實驗，對實驗結果有影響嗎？________(選填“有”或“沒有”)． 乙同學實驗后才發(fā)現忘記對這兩個彈簧測力計校準零點，他把兩個彈簧測力計平放在實驗臺上，發(fā)現兩個彈簧測力計的示數都是0.3 N，乙同學的彈簧測力計對實驗結果有影響嗎？________(選填“有”或“沒有”)． 解析：(1)拉橡皮條的細繩套適當長一些，以方便畫出力的方向，可以減小誤差，故A正確；在用力拉彈簧測力計時，拉力應沿彈簧測力計的軸線方向，否則會影響拉力大小，故B正確；在作力F1、F2的圖示時，必須

11、選取同樣的標度，而作F′的圖示時，也必須選取相同的標度，故C錯誤；根據F1、F2作出平行四邊形，比較對角線和F′的關系，故D錯誤． (2)用兩個校準零點后的彈簧測力計測量同一個物體發(fā)現示數相等，則這兩個彈簧測力計的勁度系數相等，用這兩個彈簧測力計進行實驗，拉力和伸長量成正比，對實驗結果沒有影響；若兩個彈簧測力計測量前都沒有校零，且沒有拉力時彈簧測力計的示數都是0.3 N，則用此彈簧測力計測量時，彈力大小的實際值應等于測量值減去0.3 N，根據測量值作平行四邊形時，誤差較大，對實驗有影響． 答案：(1)AB　(2)沒有　有 6．用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實驗時，先在白紙上放好圓弧狀玻

12、璃磚，在玻璃磚的一側豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側觀察，調整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經過P1、P2點的入射光線． (1)在圖上補畫出所需的光路． (2)為了測出玻璃的折射率，需要測量入射角和折射角，請在圖中的AB分界面上畫出這兩個角． (3)用所測物理量計算折射率的公式為n＝________. (4)為了保證在得到出射光線，實驗過程中，光線在的入射角應適當________(選填“

13、小一些”“無所謂”或“大一些”)． (5)多次改變入射角，測得幾組入射角和折射角，根據測得的入射角和折射角的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖象，由圖象可知該玻璃的折射率n＝________. 解析：(1)連接P3、P4與交于一點，此交點即為光線從玻璃磚中射出的位置，由于P1、P2的連線與的交點即為光線進入玻璃磚的位置，連接兩交點即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示． (2)連接O點與光線在上的入射點即為法線，作出入射角和折射角如圖中i、r所示． (3)由折射定律可得n＝. (4)為了保證能在上有出射光線，實驗過程中，光線在上的入射角應適當小一些，才不會使光線在上發(fā)生全反射． (5)圖象的斜

14、率k＝＝n，由題圖乙可知斜率為1.5，即該玻璃的折射率為1.5. 答案：(1)(2)圖見解析　(3)　(4)小一些　(5)1.5 7．利用氣墊導軌驗證動能定理，實驗裝置示意圖如圖所示． 實驗主要步驟如下： ①在水平桌面上放置氣墊導軌，將它調至水平； ②用游標卡尺測量遮光條的寬度d； ③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離L； ④將滑塊移至光電門1左側某處，待托盤靜止不動時，釋放滑塊，從固定在滑塊上的拉力傳感器讀出細線拉力的大小F，從數字計時器讀出遮光條通過光電門1的時間Δt1，通過光電門2的時間Δt2； ⑤用天平稱出滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質量M. 回答下列問題：

15、(1)以滑塊(包含遮光條和拉力傳感器)為研究對象，在實驗誤差允許的范圍內，若滿足關系式__________(用測量的物理量的字母表示)，則可認為驗證了動能定理； (2)關于本實驗，某同學提出如下觀點，其中正確的是________； A．理論上，遮光條的寬度越窄，遮光條通過光電門的平均速度越接近瞬時速度 B．牽引滑塊的細繩應與導軌平行 C．需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力對實驗結果產生的影響 D．托盤和砝碼的總質量m必須遠小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質量M (3)不計空氣阻力，已知重力加速度g和實驗測得的物理量，根據“mg－F＝ma”，可以計算托盤和砝碼的總質量m.若不考慮遮光條

16、寬度的影響，計算出托盤和砝碼的總質量為m1；若考慮遮光條寬度的影響，計算出托盤和砝碼的總質量為m2，則m1________m2(選填“大于”“等于”或“小于”)． 解析：(1)滑塊經過兩光電門的速度分別為v1＝、v2＝，對滑塊運用動能定理有FL＝M()2－M()2. (2)理論上，遮光條的寬度越窄，通過光電門的時間越短，遮光條通過光電門的平均速度越接近瞬時速度，故A正確；牽引滑塊的細繩應與導軌平行，若不平行，則細繩對滑塊拉力方向就在不停變化，其做功變?yōu)樽兞ψ龉?，導致計算結果不準確，故B正確；本實驗的研究對象是滑塊，故不需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力做功，故C錯誤；該實驗細繩拉力直接可以用傳感器測量，故托盤和砝碼的總質量m不用必須遠小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質量M，故D錯誤． (3)不考慮遮光條寬度的影響，設滑塊的加速度為a1，則()2－()2＝2a1L 考慮遮光條寬度的影響，設滑塊的加速度為a2，則 ＝v1＋a2，＝v2＋a2， 2a2L＝v－v 聯(lián)立以上幾式得 2a2L＝()2－()2－a[(Δt1)2－(Δt2)2] 故2a1L>2a2L，a1>a2，由m＝，得m1>m2. 答案：(1)FL＝M()2－M()2　(2)AB (3)大于 - 7 -