（新課標(biāo)）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題八 第1講 力學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)精練（含解析）

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

2、)　63.60 2．某同學(xué)利用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，發(fā)現(xiàn)單擺靜止時(shí)擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點(diǎn)到球心的距離當(dāng)作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對(duì)應(yīng)的周期T，畫出L-T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個(gè)點(diǎn)，坐標(biāo)如圖所示．他采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計(jì)算重力加速度的表達(dá)式應(yīng)為g＝________(用圖中標(biāo)注字母表示)．請你判斷該同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)時(shí)的擺長無關(guān)，與兩次實(shí)驗(yàn)中的擺長

3、差有關(guān)，所以g值與擺球重心在不在球心處無關(guān)． 答案：　相同 3．(2017·高考全國卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系．使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器． 實(shí)驗(yàn)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?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt； ③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)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(shí)間內(nèi)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(fù)步驟②③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)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(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小，則與vA、a和Δt的關(guān)系式為＝________. (2)由圖(c)可求得，vA＝________ cm/s，a＝________ cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 解析：(1)由于滑塊做勻變速運(yùn)動(dòng)，在擋光片通過光電門的過程中，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得Δt＝vAΔt＋a(Δt)2，則＝vA＋aΔt.(2)由＝vA＋aΔt結(jié)合題圖(

5、c)可知，圖線與縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)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(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車(含車中重物)的質(zhì)量M不變，細(xì)線下端懸掛鉤碼的總重力作為小車受到的合力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a. (1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是________． A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行 B．平衡摩擦力時(shí)，在細(xì)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(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車 (2)圖乙為實(shí)驗(yàn)中打出紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D 、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡未標(biāo)出，測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)間的距離．已知所用電源的頻率為50 Hz，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB＝________ m/s，小車的加速度a＝______ m/s2. (3)改變細(xì)線下端鉤碼的個(gè)數(shù)，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(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行，否則

7、拉力不會(huì)等于合力，故A正確；在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡小車受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，不應(yīng)懸掛鉤碼，故B錯(cuò)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(zhì)量是否改變，小車所受的滑動(dòng)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(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要“早來晚走”，即實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放小車，而當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先控制小車停下再停止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故D正確． (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T＝5×0.02 s＝0.1 s. B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vB＝＝ m/s＝0.316

8、 m/s. 根據(jù)Δx＝aT2可得xCE －xAC＝a(2T)2， 小車運(yùn)動(dòng)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(zhì)量m的增大，不能滿足M?m，因此圖線上端出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象． 答案：(1)AD　(2)0.316　0.93　(3)隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿足M?m 5．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)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(xì)繩套，如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中先用兩個(gè)彈簧測力計(jì)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(diǎn)，用鉛筆描下O點(diǎn)位置和兩個(gè)細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，然后只用一個(gè)彈簧測

9、力計(jì)，通過細(xì)繩套再次把橡皮條的一端拉到O點(diǎn)，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向，作出三個(gè)力的圖示，如圖乙所示． (1)下列說法正確的是________． A．實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差 B．在用力拉彈簧測力計(jì)時(shí)，拉力應(yīng)沿彈簧測力計(jì)的軸線方向 C．在作力F1、F2的圖示時(shí)，必須選取同樣的標(biāo)度，而作F′的圖示時(shí)，可以選取不同的標(biāo)度 D．連接F1、F2和F′三個(gè)力的圖示箭頭的末端，驗(yàn)證所得圖形是不是平行四邊形 (2)甲同學(xué)在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩個(gè)彈簧測力計(jì)的量程都是10 N，他把彈簧測力計(jì)校準(zhǔn)零點(diǎn)之后，先測量一個(gè)質(zhì)量為1 kg的物體的重力，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為8.2

10、 N，換用另外一個(gè)彈簧測力計(jì)測量這個(gè)物體的重力，發(fā)現(xiàn)示數(shù)還是8.2 N，測量重力的操作都是正確的，如果用這兩個(gè)彈簧測力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響嗎？________(選填“有”或“沒有”)． 乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)后才發(fā)現(xiàn)忘記對(duì)這兩個(gè)彈簧測力計(jì)校準(zhǔn)零點(diǎn)，他把兩個(gè)彈簧測力計(jì)平放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)都是0.3 N，乙同學(xué)的彈簧測力計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響嗎？________(選填“有”或“沒有”)． 解析：(1)拉橡皮條的細(xì)繩套適當(dāng)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(jì)時(shí)，拉力應(yīng)沿彈簧測力計(jì)的軸線方向，否則會(huì)影響拉力大小，故B正確；在作力F1、F2的圖示時(shí)，必須

11、選取同樣的標(biāo)度，而作F′的圖示時(shí)，也必須選取相同的標(biāo)度，故C錯(cuò)誤；根據(jù)F1、F2作出平行四邊形，比較對(duì)角線和F′的關(guān)系，故D錯(cuò)誤． (2)用兩個(gè)校準(zhǔn)零點(diǎn)后的彈簧測力計(jì)測量同一個(gè)物體發(fā)現(xiàn)示數(shù)相等，則這兩個(gè)彈簧測力計(jì)的勁度系數(shù)相等，用這兩個(gè)彈簧測力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，拉力和伸長量成正比，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響；若兩個(gè)彈簧測力計(jì)測量前都沒有校零，且沒有拉力時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)都是0.3 N，則用此彈簧測力計(jì)測量時(shí)，彈力大小的實(shí)際值應(yīng)等于測量值減去0.3 N，根據(jù)測量值作平行四邊形時(shí)，誤差較大，對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻

12、璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)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(biāo)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(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線． (1)在圖上補(bǔ)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?jiān)趫D中的AB分界面上畫出這兩個(gè)角． (3)用所測物理量計(jì)算折射率的公式為n＝________. (4)為了保證在得到出射光線，實(shí)驗(yàn)過程中，光線在的入射角應(yīng)適當(dāng)________(選填“

13、小一些”“無所謂”或“大一些”)． (5)多次改變?nèi)肷浣牵瑴y得幾組入射角和折射角，根據(jù)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(diǎn)，此交點(diǎn)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(diǎn)即為光線進(jìn)入玻璃磚的位置，連接兩交點(diǎn)即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示． (2)連接O點(diǎn)與光線在上的入射點(diǎn)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(shí)驗(yàn)過程中，光線在上的入射角應(yīng)適當(dāng)小一些，才不會(huì)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(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)能定理，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示． 實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： ①在水平桌面上放置氣墊導(dǎo)軌，將它調(diào)至水平； ②用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d； ③由導(dǎo)軌標(biāo)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(cè)某處，待托盤靜止不動(dòng)時(shí)，釋放滑塊，從固定在滑塊上的拉力傳感器讀出細(xì)線拉力的大小F，從數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門1的時(shí)間Δt1，通過光電門2的時(shí)間Δt2； ⑤用天平稱出滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)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(duì)象，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式__________(用測量的物理量的字母表示)，則可認(rèn)為驗(yàn)證了動(dòng)能定理； (2)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)提出如下觀點(diǎn)，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(shí)速度 B．牽引滑塊的細(xì)繩應(yīng)與導(dǎo)軌平行 C．需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響 D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m必須遠(yuǎn)小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M (3)不計(jì)空氣阻力，已知重力加速度g和實(shí)驗(yàn)測得的物理量，根據(jù)“mg－F＝ma”，可以計(jì)算托盤和砝碼的總質(zhì)量m.若不考慮遮光條

16、寬度的影響，計(jì)算出托盤和砝碼的總質(zhì)量為m1；若考慮遮光條寬度的影響，計(jì)算出托盤和砝碼的總質(zhì)量為m2，則m1________m2(選填“大于”“等于”或“小于”)． 解析：(1)滑塊經(jīng)過兩光電門的速度分別為v1＝、v2＝，對(duì)滑塊運(yùn)用動(dòng)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(shí)間越短，遮光條通過光電門的平均速度越接近瞬時(shí)速度，故A正確；牽引滑塊的細(xì)繩應(yīng)與導(dǎo)軌平行，若不平行，則細(xì)繩對(duì)滑塊拉力方向就在不停變化，其做功變?yōu)樽兞ψ龉?，?dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，故B正確；本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)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(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)細(xì)繩拉力直接可以用傳感器測量，故托盤和砝碼的總質(zhì)量m不用必須遠(yuǎn)小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M，故D錯(cuò)誤． (3)不考慮遮光條寬度的影響，設(shè)滑塊的加速度為a1，則()2－()2＝2a1L 考慮遮光條寬度的影響，設(shè)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 -