高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 實驗題專練部分 力學(xué)實驗的設(shè)計與探究

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1、高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 實驗題專練部分 力學(xué)實驗的設(shè)計與探究 1．某同學(xué)用如圖1所示的實驗裝置來“驗證力的平行四邊形定則”．三條細繩結(jié)于O點分別與兩彈簧測力計和鉤碼相接． 圖1 (1)實驗步驟如下： A．彈簧測力計A掛于固定在豎直木板上的P點； B．結(jié)點O下的細繩掛鉤碼C； C．手持彈簧測力計B緩慢向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置； D．記下鉤碼的質(zhì)量、結(jié)點O的位置、讀出并記錄彈簧測力計A和B的示數(shù)、記錄________________________________________________________________________． (2)在實驗過程

2、中，下列哪些情況會對實驗結(jié)果產(chǎn)生誤差？________(選填選項前的字母) A．木板不豎直 B．A彈簧測力計外殼的重力 C．B彈簧測力計的拉力方向沒有保持水平 D．改變彈簧測力計B的拉力進行多次實驗時，結(jié)點O的位置發(fā)生變化 (3)某次實驗中．該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請你提出解決問題的一個辦法________________________________________________________________________． 答案　(1)三條細線(拉力)的方向　(2)A (3)減小彈簧測力計B的拉力；或減小鉤碼C的質(zhì)量；或減小AO與BO之間的夾角 解

3、析　(1)矢量和不僅與大小有關(guān)，與方向也有關(guān)，所以得記下鉤碼的質(zhì)量、結(jié)點O的位置、讀出并記錄彈簧測力計A和B的示數(shù)、還有記錄三條細繩(拉力)的方向． (2)木板不豎直時，鉤碼和木板間有摩擦力會產(chǎn)生誤差；B、C對實驗無影響；結(jié)點O的位置發(fā)生變化是一種錯誤操作． 2．在“探究小車速度隨時間的變化規(guī)律”實驗中． 圖2 (1)某同學(xué)采用如圖2所示的裝置進行試驗，________(選填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，________(選填“需要”或“不需要”)測量小車的質(zhì)量． (2)該同學(xué)在研究小車運動時打出了一條紙帶，如圖3所示．在紙帶上，連續(xù)5個點為一個計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點之間的距

4、離見下表，并畫出對應(yīng)的圖線(其中橫坐標數(shù)值表示第幾個0.1 s，縱坐標對應(yīng)的是該0.1 s內(nèi)物體的位移)如圖4所示．則小車的速度隨時間________(選填“是”或“不是”)均勻變化；整個過程中小車的平均加速度為________ m/s2.(保留兩位有效數(shù)字) 圖3 圖4 時間t/0.1 s 1 2 3 4 5 6 相鄰計數(shù)點的距離xn/cm 1.45 2.45 3.46 4.44 5.45 6.46 答案　(1)不需要　不需要　(2)是　1.0(0.95～1.1均可) 解析　(1)本實驗的目的是探究小車速度隨時間的變化規(guī)律，故不需要平衡摩擦力，也不

5、需要測量小車的質(zhì)量． (2)由題圖知，小車的速度隨時間是均勻變化的，可求小車的加速度x6－x1＝5aT2，解得加速度a≈1.0 m/s2. 3．某課外興趣小組利用如圖5所示的實驗裝置研究“加速度與合外力的關(guān)系”． 圖5 (1)實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可使木板適當傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是(　　) A．不掛鉤碼，放開沒有紙帶的小車，能夠自由下滑即可 B．不掛鉤碼，輕推沒有紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可 C．不掛鉤碼，放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D．不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可 (2)該小組同學(xué)實驗時先正確平衡摩擦力，并利

6、用鉤碼和小車之間連接的力傳感器測出細線上的拉力，改變鉤碼的個數(shù)，確定加速度a與細線上拉力F的關(guān)系，下列圖象中能正確表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是________． (3)在上述實驗中打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，某次實驗中一段紙帶的打點記錄如圖6所示，則小車運動的加速度大小為____ m/s2.(保留3位有效數(shù)字) 圖6 答案　(1)D　(2)A　(3)7.50 解析　(1)平衡摩擦力時，使重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠做勻速直線運動，則摩擦力得到平衡．選D. (2)因為拉力是由傳感器測出，已經(jīng)平衡了摩擦力，則加速度與拉力的關(guān)系圖

7、線是過原點的傾斜直線，即加速度與拉力成正比．選A. (3)根據(jù)Δx＝aT2，運用逐差法得，a＝＝7.50 m/s2. 4．某興趣小組的實驗裝置如圖7所示，通過電磁鐵控制的小球從A點自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門B時，通過與之相連的毫秒計時器(圖中未畫出)記錄下?lián)豕鈺r間t，測出A、B之間的距離h.實驗前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束． 圖7 (1)若用該套裝置驗證機械能守恒，已知重力加速度為g，還需要測量的物理量為________． A．A點與地面間的距離H B．小球的質(zhì)量m C．小球從A到B的下落時間tAB D．小球的直徑d (2)用游標卡尺測得

8、小球直徑如圖8所示，則小球直徑為________ cm，某次小球通過光電門毫秒計數(shù)器的讀數(shù)為3 ms，則該次小球通過光電門B時的瞬時速度大小為v＝________ m/s. 圖8 (3)若用該套裝置進行“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實驗，大家提出以下幾種猜想：W∝v；W∝v2；W∝…….然后調(diào)節(jié)光電門B的位置，計算出小球每次通過光電門B的速度v1、v2、v3、v4…，并測出小球在A、B間的下落高度h1、h2、h3、h4…，然后繪制了如圖9所示的h－v圖象．若為了更直觀地看出h和v的函數(shù)關(guān)系，他們下一步應(yīng)該重新繪制(　　) 圖9 A．h－v2圖象 B．h－ 圖象 C．h－

9、圖象 D．h－ 圖象 答案　(1)D　(2)1.14　3.8　(3)A 解析　(1)根據(jù)機械能守恒定律知，需要知道速度和物體下落的高度，故選項D正確． (2)游標卡尺是10分的，故游標卡尺的的讀數(shù)為1.14 cm，由平均速度來表示瞬時速度，故v＝＝3.8 m/s. (3)由于圖中曲線是開口向上的拋物線，故由數(shù)學(xué)知識可以猜到h－v2關(guān)系，故選項A正確． 5．(xx·河南豫東豫北名校五模)小宇同學(xué)看見一本參考書上說“在彈性限度內(nèi)，勁度系數(shù)為k的彈簧，形變量為x時的彈性勢能為Ep＝kx2”，為了驗證該結(jié)論，他分別設(shè)計了下面的三個實驗(重力加速度用g表示)： 實驗一：如圖10甲所示，在豎

10、直掛著的彈簧下端掛上一個質(zhì)量為m的小球，測得其靜止后彈簧的形變量為d； 實驗二：如圖乙所示，將同一根彈簧豎直固定在水平桌面上，并把同一個小球置于彈簧上端，在彈簧外側(cè)套一根帶插銷孔的內(nèi)壁光滑的透明長管，將彈簧壓縮后用插銷鎖定，測出彈簧壓縮量為x.拔掉插銷解除鎖定后，彈簧將小球彈起，測出小球上升的最大高度為H； 實驗三：如圖丙所示，將這根彈簧置于光滑水平桌面上，一端固定，另一端通過前面的小球?qū)椈蓧嚎sx后釋放，測得桌面高度為h，小球最終落點與桌面邊沿的水平距離為L. 圖10 (1)由實驗一測得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________； (2)若Ep＝kx2成立，則實驗二中測出的物理量

11、x與d、H的關(guān)系式是x＝________________； (3)若Ep＝kx2成立，則實驗三中測出的物理量x與d、h、L的關(guān)系式是x＝________________. 答案　(1)　(2)　(3)L 解析　(1)如題圖甲所示，在豎直掛著的彈簧下端掛上一個質(zhì)量為m的小球，測得其靜止后彈簧的形變量為d， 根據(jù)二力平衡得：F＝mg＝kd k＝.① (2)拔掉插銷解除鎖定后，彈簧將小球彈起，測出小球上升的最大高度為H，若Ep＝kx2成立，根據(jù)小球和彈簧系統(tǒng)機械能守恒列出等式 Ep＝kx2＝mgH② 由①②解得x＝. (3)將彈簧壓縮x后釋放，小球初動能Ek1＝0， 小球離開桌面

12、后，以初速度v0做平拋運動，則有 L＝v0t h＝gt2 可得v0＝L 彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能，所以 Ep＝kx2＝mv 解得x＝L. 6．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲“探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系”，在實驗室設(shè)計了如圖11所示甲、乙兩套裝置，圖中A為小車，B為打點計時器，C為彈簧測力計，P為小桶(內(nèi)有沙子)，一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置． 圖11 (1)如果忽略滑輪與繩間的摩擦，小組成員認為：①甲圖中彈簧秤的示數(shù)即為小車受到的拉力大??；②乙圖中彈簧秤示數(shù)的二倍為小車受到的拉力大?。埮袛鄡煞N分析是否正確，若不正確，請指明并簡要說出不正確的原因．____

13、______________________________. (2)選擇了上述一種合理的方法后，要順利完成該實驗，除圖中實驗儀器和低壓交流電源(含導(dǎo)線)外，還必需的兩個實驗儀器是________________、________________. (3)該實驗中發(fā)現(xiàn)小車受到的阻力對實驗結(jié)果影響較大，在長木板保持水平的情況下，請你利用該裝置測出小車受到的阻力，其方法是____________________________________． (4)在上述實驗操作中，打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，某同學(xué)打出的一段紙帶如圖12所示，O、A、B…F為打點計時器連續(xù)打出的計時點，根據(jù)圖

14、中數(shù)據(jù)求出小車運動時與紙帶上E點相對應(yīng)的瞬時速度vE＝________ m/s.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 圖12 答案　(1)①的說法是正確的；②的說法不正確，因為當小車加速運動時，要考慮滑輪的質(zhì)量，小車所受到的拉力小于(或不等于)彈簧秤示數(shù)的二倍 (2)刻度尺　天平 (3)調(diào)整小桶內(nèi)沙子的質(zhì)量，輕推小車，使小車拖動紙帶做勻速運動，則彈簧秤的示數(shù)等于小車受到的阻力大小 (4)1.39 解析　(1)在題圖甲中，小車的拉力等于彈簧秤的拉力，在題圖乙中，考慮到動滑輪的質(zhì)量m，設(shè)彈簧秤的拉力為F，小車對滑輪的拉力為FT，則2F－FT＝ma，知小車所受到的拉力小于(或不等于)彈簧秤示數(shù)的

15、二倍． (2)該實驗要計算出小車的動能，要測量小車的質(zhì)量，所以需要天平；要測量紙帶計時點之間的長度，還需要刻度尺． (3)調(diào)整小桶內(nèi)沙子的質(zhì)量，輕推小車，使小車拖動紙帶做勻速運動，則彈簧秤的示數(shù)等于小車受到的阻力大小． (4)E點的速度等于DF段的平均速度 vE＝＝ m/s＝1.39 m/s. 7．研究性學(xué)習(xí)小組為“研究勻變速直線運動的規(guī)律”和“測當?shù)氐闹亓铀俣取?，采用了如圖13所示的裝置，其中m1＝50 g、m2＝150 g，開始時保持裝置靜止，然后釋放物塊m2，m2可以帶動m1拖著紙帶打出一系列的點，只要對紙帶上的點進行測量，即可研究勻變速直線運動．某次實驗打出的紙帶如圖14所

16、示，0是打下的第一個點，兩相鄰點間還有4個點沒有標出，交流電頻率為50 Hz. 圖13 圖14 (1)系統(tǒng)的加速度大小為________ m/s2，在打點0～5的過程中，系統(tǒng)動能的增量ΔEk＝________ J. (2)忽略一切阻力的情況下，某同學(xué)作出的－h(huán)圖象如圖15所示，則當?shù)氐闹亓铀俣萭＝________ m/s2. 圖15 答案　(1)4.8　0.576　(2)9.6 解析　(1)據(jù)題意，從紙帶可以求出系統(tǒng)的加速度：x56－x45＝aT2，而相鄰計數(shù)點之間時間間隔為：T＝0.1 s，則加速度為：a＝4.8 m/s2，在打點0～5的過程中，系統(tǒng)動能的增量為：

17、ΔEk＝(m1＋m2)v，計數(shù)點5的瞬時速度為：v5＝＝2.4 m/s，則ΔEk＝0.576 J. (2)據(jù)(m2－m1)gh＝(m1＋m2)v，整理得：＝，則圖象斜率為：k＝＝＝4.8，重力加速度為：g＝9.6 m/s2. 8．(xx·山東省濟南市二模)為了測量木塊與木板間動摩擦因數(shù)μ，某小組使用位移傳感器設(shè)計了如圖16甲所示實驗裝置，讓木塊從傾斜木板上一點A由靜止釋放，位移傳感器可以測出木塊到傳感器的距離．位移傳感器連接計算機，描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t的變化規(guī)律，如圖乙所示． 圖16 (1)根據(jù)上述圖線，計算0.4 s時木塊的速度v＝________ m/s，木

18、塊加速度a＝________ m/s2； (2)為了測定動摩擦因數(shù)μ，還需要測量的量是________；(已知當?shù)氐闹亓铀俣萭) (3)為了提高木塊與木板間動摩擦因數(shù)μ的測量精度，下列措施可行的是________． A．A點與傳感器距離適當大些 B．木板的傾角越大越好 C．選擇體積較大的空心木塊 D．傳感器開始計時的時刻必須是木塊從A點釋放的時刻 答案　(1)0.4　1　(2)斜面傾角(或A點的高度)　(3)A 解析　(1)0.4 s時木塊的速度等于0.2 s～0.6 s內(nèi)的平均速度，即v＝ m/s＝0.4 m/s； 根據(jù)Δx＝aT2，可求出木塊的加速度a＝ m/s2＝1

19、m/s2. (2)根據(jù)mgsin θ－μmgcos θ＝ma，可知測出傾斜角或A點的高度算出傾斜角． (3)當A點與傳感器距離適當大些，可測出多組數(shù)據(jù)，求平均值，能提高測量精度，A正確；傾斜角越大，測得的數(shù)據(jù)越少，不利于提高測量精度，B錯誤；若選擇體積較大的空心木塊，在下降過程中，受空氣阻力變大，影響了動摩擦因數(shù)的測量，C錯誤；傳感器開始計時的時刻不一定是從A點釋放的時刻，只要根據(jù)中間一段的Δx＝aT2，就可算出加速度，D錯誤． 【解題方法技巧】 力學(xué)實驗的復(fù)習(xí)策略——強化總結(jié)提升能力 力學(xué)實驗部分在高考中常以運動的研究為載體，考查速度、加速度等物理量的測量，或考查力學(xué)規(guī)律的驗證與探究，同時實驗原理的理解、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗誤差的分析仍然是高考考查的重點與熱點． 高考力學(xué)實驗題大部分是從課本中的學(xué)生實驗變形而來．我們首先要掌握課本要求的基本的實驗原理和方法，在復(fù)習(xí)中要善于找出不同實驗在知識或能力要求上的共性和個性．如：驗證機械能守恒定律實驗、驗證牛頓第二定律實驗、研究勻變速直線運動實驗在原理、操作、數(shù)據(jù)分析等要求上有很多共同點；驗證型實驗就是在一定的條件下測量出相關(guān)物理量并判斷規(guī)律是否成立，而探究型實驗本質(zhì)是驗證型實驗，只不過需要先進行物理上的推導(dǎo)或猜想．