（廣西專用）2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 力學(xué)實(shí)驗(yàn)專項訓(xùn)練（含解析）

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1、力學(xué)實(shí)驗(yàn)專項訓(xùn)練 (時間:45分鐘　滿分:100分) 1.(16分)(2019·山東濟(jì)寧模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)中滑塊放在水平桌面上,在輕質(zhì)動滑輪上懸掛不同的重物,使滑塊從同一位置由靜止加速運(yùn)動?；瑝K經(jīng)過光電門時,配套的數(shù)字毫秒計測出遮光條的擋光時間t,讀出彈簧測力計的示數(shù)F,作出1t2-F關(guān)系圖像如圖乙所示。已知滑塊到光電門的距離x=45 cm,遮光條的寬度d=3 mm(忽略繩子質(zhì)量及繩子與滑輪之間的摩擦,g取10 m/s2)。 甲 乙 (1)由圖甲判斷下列說法正確的是　　　　。? A.實(shí)驗(yàn)中滑塊的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于重物的質(zhì)量 B.

2、實(shí)驗(yàn)中滑塊的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量 C.實(shí)驗(yàn)中與滑塊相連的輕繩與桌面一定要平行 D.實(shí)驗(yàn)中與滑塊相連的輕繩與桌面可以不平行 (2)由圖乙可得滑塊的質(zhì)量為m=　　　　 kg,滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ=　　　　　　　　。? 答案:(1)C　(2)0.5　0.3 解析:(1)因彈簧測力計能測出繩子的拉力,所以只需保持與滑塊相連的輕繩與桌面平行,滑塊的合外力就等于彈簧測力計的示數(shù),故正確的是C。 (2)由牛頓第二定律得F-μmg=ma,又v2=2ax,v=dt,聯(lián)立得1t2=2xmd2·F-2μgxd2,根據(jù)題圖乙1t2-F圖像的斜率、截距得m=0.5kg,μ=0.3。 2.(16分

3、)(2019·江蘇無錫模擬)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,輕彈簧放置在傾斜的長木板上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過打點(diǎn)計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。 甲 (1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟: ①松手釋放物塊; ②接通打點(diǎn)計時器電源; ③木板一端抬高以平衡摩擦; ④向左推物塊使彈簧壓縮,并測量彈簧壓縮量。 上述步驟正確的操作順序是　　　　(填序號)。? (2)甲同學(xué)實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果如圖乙所示,觀察紙帶,判斷測量值比真實(shí)值　　　　(選填“偏小”或“偏大”)。?

4、 乙 (3)乙同學(xué)實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果如圖丙所示。打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50 Hz,物塊質(zhì)量為200 g,結(jié)合紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時的速度為　　　　 m/s,相應(yīng)的彈簧的彈性勢能為　　　　 J。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)? 丙 答案:(1)③④②①　(2)偏小　(3)0.78　0.061 解析:(2)由紙帶可知,物塊先加速后減速,由此可知肯定是平衡摩擦力不夠,彈簧的彈性勢能一部分克服摩擦力做功,則彈簧彈性勢能的測量值小于真實(shí)值。 (3)物塊脫離彈簧時的速度為v=xt=1.56×10-20.02m/s=0.78m/s;彈性勢能Ep=12mv2=1

5、2×0.2×0.782J=0.061J。 3.(16分)某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m)。 完成下列填空: (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖甲所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg。 (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時,托盤秤的示數(shù)如圖乙所示,該示數(shù)為　　　　 kg。? (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示: 序號 1 2 3 4

6、 5 m/kg 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 (4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時對橋的壓力為　　　　 N;小車通過最低點(diǎn)時的速度大小為　　　　 m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)? 答案:(2)1.40　(4)7.9　1.4 解析:(2)根據(jù)有效數(shù)字讀數(shù)規(guī)則可知,托盤秤的示數(shù)為1.40kg; (4)托盤秤示數(shù)的平均值為 1.80+1.75+1.85+1.75+1.905kg=1.81kg,則小車經(jīng)過最低點(diǎn)時對橋的壓力FN=(1.81-1.00)×9.80N=7.9N 由題意知,小車的質(zhì)量m=1.4

7、0kg-1.00kg=0.40kg,設(shè)小車過最低點(diǎn)時的速度為v,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=mv2R,解得v=1.4m/s。 4.(16分)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。小鋼球自由下落過程中,計時裝置測出小鋼球先后通過光電門A、B的時間分別為tA、tB,用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,小鋼球所受空氣阻力可忽略不計。 甲 乙 (1)先用游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為d=　　　cm。? (2)要驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,只要比較　　　　　　　　與　　　　　　　

8、　是否相等。? (3)實(shí)驗(yàn)中小鋼球通過光電門的平均速度　　　　(選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,導(dǎo)致動能增加量ΔEk總是稍　　　　(選填“大于”或“小于”)重力勢能減少量ΔEp,且隨小鋼球下落起始高度的增加,誤差越來越　　　(選填“大”或“小”)。? 答案:(1)0.860　(2)d22tB2-d22tA2　gh　(3)小于　小于　大 解析:(1)d=8mm+0.05×12mm=8.60mm=0.860cm。(2)比較mgh與12mv22-12mv12。質(zhì)量可以消去,且初、末速度已求出,因此比較gh與d22tB2-d22tA2。(3)由于小鋼球做勻加速直線運(yùn)動,

9、平均速度等于中間時刻的速度,中間時刻的速度小于中間位置的速度,因此平均速度小于小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,從而導(dǎo)致動能增加量小于重力勢能減少量;當(dāng)起始高度增加,v1、v2都增加,從而平均速度與中點(diǎn)的速度差距越來越大。 5.(18分)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究動能定理,圖中小車中可放置砝碼。實(shí)驗(yàn)中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達(dá)地面,打點(diǎn)計時器工作頻率為 50 Hz。 (1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下: ①在小車中放入砝碼,把紙帶穿過打點(diǎn)計時器,連在小車后端,用細(xì)線連接小車和鉤碼。 ②將小車停在打點(diǎn)計時器附近,　　　　　　　　,　　　　　　　　,小車拖動紙帶,打點(diǎn)計時器在紙帶上

10、打下一列點(diǎn),　　　　　　　　。? ③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量,更換紙帶,重復(fù)②的操作。 (2)下圖是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點(diǎn),可獲得各計數(shù)點(diǎn)到O的距離x及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v,請將C點(diǎn)的測量結(jié)果填在表格中的相應(yīng)位置。 紙帶的結(jié)果 測量點(diǎn) x/cm v/(m·s-1) O 0.00 0.35 A 1.51 0.40 B 3.20 0.45 C 　　? 　　? D 7.15 0.54 E 9.41 0.60 (3)在小車的運(yùn)動過程中,對于鉤碼、砝

11、碼和小車組成的系統(tǒng),　　　　　　　　　　　做正功,　　　　　做負(fù)功。? (4)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了下圖中的圖線(其中Δv2=v2-v02),根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。要驗(yàn)證“動能定理”,還需測量的物理量是摩擦力和　　　　　　　　。? 答案:(1)接通電源　釋放小車　斷開開關(guān)　(2)5.09(5.05~5.10)　0.49(0.48~0.50)　(3)鉤碼的重力　摩擦力　(4)小車初、末速度的二次方差與位移成正比　小車質(zhì)量 解析:(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源,讓打點(diǎn)計時器開始打點(diǎn),再釋放小車,在紙帶上打出一系列點(diǎn),最后斷開開關(guān),停止打點(diǎn)

12、。(2)小車做勻加速直線運(yùn)動,從刻度尺中讀出xC=5.09cm(分度值為1mm,再估讀一位),C點(diǎn)速度等于B、D兩點(diǎn)間的平均速度即vC=BD4T=0.49m/s。(3)在移動過程中鉤碼受的重力是動力,其重力做正功,小車受的摩擦力做負(fù)功。(4)Δv2-x圖像是過原點(diǎn)的傾斜直線,說明Δv2與x成正比關(guān)系,即小車初、末速度的二次方差與位移x成正比關(guān)系,Δv2=kx,由12mv2-12mv02=(m鉤碼g-Ff)x,式中m為小車和砝碼的總質(zhì)量,要驗(yàn)證上式成立還需測出摩擦力Ff和小車質(zhì)量m車。 6.(18分)某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)步驟: 甲 ①將彈簧測力計固定在貼有白紙

13、的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。 ②如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計的掛鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧測力計示數(shù)為某一設(shè)定值時,將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧測力計的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧測力計示數(shù)改變0.50 N,測出所對應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示: F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/cm l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 ③找出②中F=2.50 N時橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O',橡皮筋的拉力記為FOO'。

14、 ④在彈簧測力計掛鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在彈簧測力計掛鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端,使彈簧測力計掛鉤的下端達(dá)到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。 乙 完成下列作圖和填空: (1)利用表中數(shù)據(jù)畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0=　　　　 cm。? (2)測得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為　　　 N。? (3)根據(jù)給出的標(biāo)度,作出FOA和FOB的合力F'的圖示。 (4)通過比較F'與　　　　的大小和方向,即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。? 答案:(1)如圖甲所示　1

15、0.0(9.8~10.1均正確) 甲 乙 (2)1.80(1.70~1.90均正確) (3)如圖乙所示 (4)FOO' 解析:(1)作出F-l圖線,由F=k(l-l0)可得,直線與橫軸的截距即為l0,由圖可知,l0=10.0cm。 (2)由題干表格可知,F=1.50N時,l=13.00cm,則橡皮筋的勁度系數(shù)k=FΔL=50N/m;若OA=6.00cm,OB=7.60cm,則橡皮筋拉力FOA=k·ΔL'=50×(6.00+7.60-10.00)×10-2N=1.80N。 (3)見答案圖乙。 (4)由圖可知F'為作圖法所得到的合力,FOO'等于真實(shí)合力,F'與FOO'不完全重合,存在一定誤差,但在誤差允許范圍內(nèi),可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 9