2022屆高考物理二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí) 專(zhuān)題八 物理實(shí)驗(yàn) 第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新限時(shí)檢測(cè)

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1、2022屆高考物理二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí) 專(zhuān)題八 物理實(shí)驗(yàn) 第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新限時(shí)檢測(cè) 1.(2018·福建龍巖模擬)(15分)在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中. (1)關(guān)于操作步驟先后順序,下列說(shuō)法正確的是　　　　.? A.先測(cè)量原長(zhǎng),后豎直懸掛 B.先豎直懸掛,后測(cè)量原長(zhǎng) C.先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響 D.先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重 (2)為了探究彈簧彈力F和彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系,李強(qiáng)同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試,根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖像,從圖像上看,該同學(xué)沒(méi)能完全按實(shí)驗(yàn)要求做,使圖像上端成為曲線,圖像上端成為曲線是因?yàn)椤　　　?這兩根彈簧

2、的勁度系數(shù)分別為:甲彈簧為　　　N/m,乙彈簧為　　　N/m.若要制作一個(gè)精確度較高的彈簧測(cè)力計(jì),應(yīng)選彈簧　　　　(填“甲”或“乙”).? 解析:(1)為了準(zhǔn)確測(cè)量彈簧的原長(zhǎng),并消除重力帶來(lái)的影響,應(yīng)先將彈簧懸掛,再測(cè)原長(zhǎng),故B,D正確,A,C錯(cuò)誤; (2)向上彎曲的原因是超出了彈性限度,注意該圖像中縱坐標(biāo)為伸長(zhǎng)量,橫坐標(biāo)為彈簧彈力,斜率的倒數(shù)為勁度系數(shù),由此可求出k甲= N/m≈66.7 N/m;k乙= N/m=200 N/m,由于甲的勁度系數(shù)小,因此其精度高. 答案:(1)BD (2)彈簧伸長(zhǎng)超過(guò)彈性限度　66.7　200　甲 2.(2018·黑龍江哈爾濱二模)(15分

3、)氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦.我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)),采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下: a.用天平分別測(cè)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.在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧,用電動(dòng)卡銷(xiāo)鎖定,靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上; d.用刻度尺測(cè)出A的左端至擋板C的距離L1; e.按下電鈕放開(kāi)卡銷(xiāo),同時(shí)分別記錄滑塊A,B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作,當(dāng)A,B滑塊分別碰撞擋板C,D時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束,記下A,

4、B分別到達(dá)C,D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2. (1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量及其符號(hào)是? 　　　　　　　　　.? (2)利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是　　　 　,上式中算得的A,B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等,產(chǎn)生誤差的原因有　 ? 　(至少答出兩點(diǎn)).? 解析:(1)因系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒即mAvA-mBvB=0,由于系統(tǒng)不受摩擦,故滑塊在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)故有vA=,vB

5、= 所以還要測(cè)量的物理量是B的右端至D板的距離L2. (2)若要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,則mAvA-mBvB=0,代入得mA-mB=0; 由實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟可知,產(chǎn)生誤差的原因: ①L1,L2,t1,t2,mA,mB的數(shù)據(jù)測(cè)量誤差; ②沒(méi)有考慮彈簧推動(dòng)滑塊的加速過(guò)程; ③滑塊并不是做標(biāo)準(zhǔn)的勻速直線運(yùn)動(dòng),滑塊與導(dǎo)軌間有少許摩擦力; ④氣墊導(dǎo)軌不完全水平. 答案:(1)B的右端至D板的距離L2　(2)mA-mB=0?、貺1,L2,t1,t2, mA,mB的數(shù)據(jù)測(cè)量誤差　②沒(méi)有考慮彈簧推動(dòng)滑塊的加速過(guò)程 3.(2018·山東聊城三模)(15分)圖(甲)為在氣墊導(dǎo)軌上研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的

6、示意圖,滑塊上裝有寬度為d(很小)的遮光條,滑塊在鉤碼作用下先后通過(guò)兩個(gè)光電門(mén),用光電計(jì)時(shí)器記錄遮光條通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間Δt以及遮光條從光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)2的時(shí)間t,用刻度尺測(cè)出兩個(gè)光電門(mén)之間的距離x. (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d,示數(shù)如圖(乙),則d=　　　　cm;? (2)實(shí)驗(yàn)時(shí),滑塊從光電門(mén)1的右側(cè)某處由靜止釋放,測(cè)得Δt=50 ms,則遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度v=　　　　m/s;? (3)保持其他實(shí)驗(yàn)條件不變,只調(diào)節(jié)光電門(mén)2的位置,滑塊每次都從同一位置由靜止釋放,記錄幾組x及其對(duì)應(yīng)的t,作出-t圖像如圖(丙),其斜率為k,則滑塊加速度的大小a與k關(guān)系可表達(dá)為a

7、=　　　　.? 解析:(1)主尺的讀數(shù)為7 mm,游標(biāo)尺的讀數(shù)為5×0.1 mm=0.5 mm,故遮光條寬度為d=7 mm+0.5 mm=0.75 cm. (2)滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的平均速度. 則滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為 v== m/s=0.15 m/s. (3)滑塊由光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)2的過(guò)程中,由位移公式x=vt+at2,整理得,=v+at,因此可知圖像的斜率k=a,則加速度a=2k. 答案:(1)0.75　(2)0.15　(3)2k 4.(2018·寧夏石嘴山一模)(15分)如圖(甲)所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置.他在氣墊導(dǎo)

8、軌上安裝了一個(gè)光電門(mén)B,滑塊上固定一遮光條,滑塊用細(xì)線繞過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連,傳感器下方懸掛鉤碼,每次滑塊都從A處由靜止釋放. (1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d,如圖(乙)所示,則d=　　　mm.? (2)下列不必要的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)要求是　　　 .(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)選項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)? A.應(yīng)使A位置與光電門(mén)間的距離適當(dāng)大些 B.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平 C.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行 D.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí),將滑塊從A位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)B的時(shí)間t,若要得到滑塊的加速度,還需要測(cè)量的物理量是　

9、 ;? (4)改變鉤碼質(zhì)量,測(cè)出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過(guò)光電門(mén)B的時(shí)間t,通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖像,研究滑塊的加速度與力的關(guān)系,處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出　　　　圖像.? 解析:(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為2 mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.05×5 mm= 0.25 mm,所以最終讀數(shù)d=2 mm+0.25 mm=2.25 mm; (2)應(yīng)使A位置與光電門(mén)間的距離適當(dāng)大些,有利于減小誤差,故A必要;應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平,拉力等于合力,故B必要;要保持細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行,拉力才等于合力,故C必要;拉力是直接通過(guò)傳感器測(cè)量的,故與滑塊質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無(wú)關(guān),故D不需要;

10、 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí),將滑塊從A位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)B的時(shí)間t,滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為等于滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的平均速度. 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知若要得到滑塊的加速度,還需要測(cè)量的物理量是A位置到光電門(mén)B的距離x. (4)由題意可知,該實(shí)驗(yàn)中保持滑塊質(zhì)量M不變,因此有v2=2ax, v=,a=, 則有=2x 所以研究滑塊的加速度與力的關(guān)系,處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出 -F圖像. 答案:(1)2.25　(2)D　(3)A位置到光電門(mén)的距離x (4)-F 5.(2018·安徽二模)(20分)某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺,測(cè)量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度. 實(shí)驗(yàn)

11、步驟: ①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量橡皮泥和滑塊的總重力,記作G; ②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上,通過(guò)水平細(xì)繩和固定彈簧測(cè)力計(jì)相連,如圖(甲)所示.在A端向右拉動(dòng)木板,待彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后,將讀數(shù)記作F; ③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量,重復(fù)步驟①②; 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示: G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.60 ④如圖(乙)所示,將木板固定在水平桌面上,滑塊置于木板上左端C處,細(xì)繩跨過(guò)定滑輪分別與滑塊和重物P連接,保持滑塊靜止,測(cè)量重物P離地面的高度h; ⑤滑塊由靜止

12、釋放后開(kāi)始運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的D點(diǎn)(未與滑輪碰撞),測(cè)量C,D間的距離x. 完成下列作圖和填空: (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F-G圖線[圖(丙)]. (2)由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=　　　(保留2位有效數(shù)字).? (3)滑塊最大速度的大小v=　　　 　(用h,x,μ和重力加速度g表示).? 解析:(1)根據(jù)描點(diǎn)法在F-G圖像上描出各點(diǎn),再連接起來(lái),如圖所示; (2)由圖(甲)可知F=μG,則F-G圖像上的直線的斜率代表μ值的 大小. 由F-G圖像可知μ==0.40; (3)當(dāng)重物P剛好下落到地面時(shí),滑塊的速度v最大,此時(shí)滑塊的位移為

13、h,此后滑塊做加速度為-μg的勻減速運(yùn)動(dòng),由公式v2-=2ax知 滑塊的最大速度vmax滿(mǎn)足=2μg(x-h), 則vmax=. 答案:(1)圖見(jiàn)解析　(2)0.40　(3) 6.(2018·河南開(kāi)封三模)(20分)某同學(xué)利用圖(甲)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車(chē)在均勻長(zhǎng)木板上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律. (1)如圖(乙)所示是在小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一條紙帶,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),x1=3.62 cm,x4=5.12 cm,由圖中數(shù)據(jù)可求得小車(chē)的加速度為　　　　m/s2,第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離(即x2)約為　　　　cm.? (2)若用該實(shí)

14、驗(yàn)裝置“探究a與F,M之間的關(guān)系”,要用鉤碼(質(zhì)量用m表示)的重力表示小車(chē)所受的細(xì)線拉力,需滿(mǎn)足　　　　,滿(mǎn)足此條件做實(shí)驗(yàn)時(shí),得到一系列加速度a與合外力F的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù),畫(huà)出a-F關(guān)系圖像,如圖(丙)所示,若不計(jì)滑輪摩擦及紙帶阻力的影響,由圖像可知,實(shí)驗(yàn)操作中不當(dāng)之處為　　　　　　　;小車(chē)的質(zhì)量M=　　　　kg;如果實(shí)驗(yàn)時(shí),小車(chē)和鉤碼之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器用來(lái)測(cè)量拉力F,如圖(丁)所示,從理論上分析,該實(shí)驗(yàn)圖線的斜率將　　 　　(填“變大”“變小”或“不變”).? (3)為了驗(yàn)證動(dòng)能定理,在用鉤碼的重力表示小車(chē)所受合外力的條件下,在如圖(甲)所示的裝置中,用圖(乙)中1,3兩

15、點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程驗(yàn)證動(dòng)能定理的表達(dá)式為　　　 　.(用x1,x2,x3,x4,m,M,g,t表示,其中m為鉤碼的質(zhì)量,M為小車(chē)的質(zhì)量,t為兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔)? 解析:(1)因?yàn)榇螯c(diǎn)周期為T(mén)=0.02 s,且每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),所以每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.1 s;由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論xm- xn=(m-n)at2得x4-x1=3at2,代入數(shù)據(jù)解得a=0.50 m/s2;由勻速直線運(yùn)動(dòng)的推論x2-x1=at2得x2=x1+at2,代入數(shù)據(jù)得x2=0.041 2 m,即4.12 cm. (2)要使細(xì)線的拉力等于鉤碼的重力,應(yīng)該滿(mǎn)足的條件是M?m.由a-F關(guān)系圖像可知

16、實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)之處為沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,小車(chē)的質(zhì)量M==1 kg.實(shí)驗(yàn)中把鉤碼的重力作為拉力F,實(shí)際上,由于鉤碼向下加速運(yùn)動(dòng),拉力小于鉤碼重力.若在小車(chē)和鉤碼之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器用來(lái)測(cè)量拉力F,則小車(chē)加速度a和拉力F的關(guān)系圖線的斜率將變大. (3)在鉤碼的重力等于小車(chē)所受的合外力的條件下,從計(jì)數(shù)點(diǎn)1到計(jì)數(shù)點(diǎn)3,合外力對(duì)小車(chē)做的功為mg(x2+x3).計(jì)數(shù)點(diǎn)1對(duì)應(yīng)的速度v1=,計(jì)數(shù)點(diǎn)3對(duì)應(yīng)的速度v3=,用1,3兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的小車(chē)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程驗(yàn)證動(dòng)能定理的表達(dá)式為mg(x2+x3)=[(x3+x4)2-(x1+x2)2]. 答案:(1)0.50　4.12　(2)M?m　沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足　1　變大　(3)mg(x2+x3)=[(x3+x4)2-(x1+x2)2]