2021屆高考物理二輪復習專題強化雙擊訓練 專題十八 力學實驗 B卷1.某實驗小組用如圖1所示裝置做“研究勻變速直線運動”實驗.打點計時器所接交流電的頻率為50 Hz.（1）實驗必須做到的是________.A.鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 B.墊高長木板沒有定滑輪的一端，平衡摩擦力C.小車釋放前靠近打點計時器 D.連接小車的細繩平行于長木板（2）調(diào)節(jié)好實驗裝置，進行正確操作，打出的紙帶如圖2所示，在紙帶上取計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點間還有四個計時點未畫出，由圖中的數(shù)據(jù)可知，打點計時器打下C點時小車運動的速度大小是__________m/s，小車運動的加速度大小是______.（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（3）如果交流電的頻率實際只有49 Hz，則測得的小車的加速度比實際值_________（填“大”或“小”）.2.某同學設(shè)計了如圖甲所示的裝置來探究小車的加速度與所受合力的關(guān)系。將裝有力傳感器的小車放置于水平長木板上，緩慢向小桶中加入細砂，直到小車剛開始運動為止，記下傳感器的最大示數(shù)，以此表示小車所受摩擦力的大小。再將小車放回原處并按住，繼續(xù)向小桶中加入細砂，記下傳感器的示數(shù)。（1）打點計時器接通頻率為50 Hz的交流電源，釋放小車，打出如圖乙所示的紙帶。從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離，則小車的加速度________。（2）改變小桶中細砂的重力，多次重復實驗，獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車加速度a與合力的關(guān)系圖像。不計紙帶與打點計時器間的摩擦。下列圖像中可能正確的是_______。A. B. C. D.（3）同一次實驗中，小車釋放前傳感器示數(shù)與小車加速運動時傳感器示數(shù)的關(guān)系是_______（選填“<”“=”或“>”）。（4）關(guān)于該實驗，下列說法中正確的是(   )A.小車和傳感器的總質(zhì)量應遠大于砂桶和砂的總質(zhì)量B.實驗中需要將長木板右端墊高C.實驗中需要測出小車和傳感器的總質(zhì)量D.用加砂的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，可更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)3.“研究平拋物體的運動”實驗的裝置如圖甲所示。小球從斜槽上滾下，經(jīng)過水平槽飛出后做平拋運動。每次都使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，在小球運動軌跡的某處用帶孔的卡片迎接小球，使小球恰好從孔中央通過而不碰到邊緣，然后對準孔中央在白紙上記下一點。通過多次實驗，在豎直白紙上記錄小球所經(jīng)過的多個位置，用平滑曲線連起來就得到小球做平拋運動的軌跡。（1）實驗所需的器材有：白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、重垂線、有孔的卡片，除此之外還需要的一項器材是_________。A.天平 B.秒表 C.刻度尺（2）在此實驗中，小球與斜槽間有摩擦________（選填“會”或“不會”）使實驗的誤差增大；如果斜槽末端點到小球落地點的高度相同，小球每次從斜槽滾下的初始位置不同，那么小球每次在空中運動的時間______（選填“相同”或“不同”）。（3）如圖乙所示是在實驗中記錄的一段軌跡。已知小球是從原點O水平拋出的，經(jīng)測量A點的坐標為，g取，則小球平拋的初速度______m/s，若B點的橫坐標為，則B點的縱坐標為________m。（4）一同學在實驗中采用了如下方法：如圖丙所示，斜槽末端的正下方為O點。用一塊平木板附上復寫紙和白紙，豎直立于正對槽口前的處，使小球從斜槽上某一位置由靜止?jié)L下，小球撞在木板上留下痕跡A。將木板向后平移至處，再使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，小球撞在木板上留下痕跡B。間的距離為，間的距離為，間的高度差為y。則小球拋出時的初速度為_______。A. B. C. D.4.某實驗小組用如圖所示實驗裝置探究合力做功與動能變化的關(guān)系.鐵架臺固定在水平桌面上，將足夠長的薄長木板傾斜放置，一端固定在水平桌面邊緣P處，另一端放置在鐵架臺的鐵桿上，忽略鐵桿粗細，P處放置一光電門（未畫出）.實驗步驟如下：①用游標卡尺測出滑塊上的擋光片的寬度，用天平測出滑塊的質(zhì)量m；②平衡摩擦力：以P處為長木板的轉(zhuǎn)動中心，調(diào)節(jié)長木板在鐵架臺上的放置位置，使滑塊恰好沿木板向下做勻速運動.在鐵架臺豎直桿上記下此位置，用刻度尺測出到水平桌面的高度H；③長木板一端保持在P處，另一端放置在鐵架臺豎直桿位置，用刻度尺量出、的距離，將滑塊從木板上的位置由靜止釋放，記錄擋光片的擋光時間；④保持長木板一端在P處，重新調(diào)節(jié)長木板另一端在鐵架臺上的放置位置，重復步驟③數(shù)次.Ⅰ.滑塊沿長木板由運動到P的過程中，用測量的物理量回答下列問題（已知重力加速度為g）.（1）滑塊動能的變化量______.（2）滑塊克服摩擦力做的功________.（3）合力對滑塊做的功_________.Ⅱ.某考生以木板在鐵架臺豎直桿上的放置位置到的距離h為橫軸，以滑塊通過光電門時的擋光時間t的倒數(shù)的平方為縱軸，根據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標系中描點畫出圖線，若圖線為過原點的直線，且圖線斜率____________，則能證明合外力做的功等于物體動能的變化量.5.某同學用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律.實驗所用的電源為學生電源，可提供輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種，交流電的頻率為50 Hz，重錘從高處由靜止開始下落，在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點測量并分析，即可驗證機械能守恒定律.（1）他進行了下面幾個操作步驟：A.按照圖示的裝置安裝器件；B.將打點計時器接到電源的“交流輸出”上；C.用天平測出重錘的質(zhì)量；D.先釋放紙帶，后接通電源，打出一條紙帶；E.測量紙帶上某些點間的距離；F.根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能.其中操作不當?shù)牟襟E是________沒有必要進行的步驟是_______.（填選項字母）（2）該同學進行正確操作后挑選出一條點跡清晰的紙帶進行測量分析，如圖乙所示.其中O點為起始點，為六個計時點.根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)分析可知，打B點時重錘的速度為__________m/s，重錘的加速度為_____.（保留三位有效數(shù)字）（3）該同學通過計算數(shù)據(jù)及查閱資料發(fā)現(xiàn)，重錘的加速度與當?shù)氐闹亓铀俣认嗖钶^大，為此他對實驗設(shè)計進行了改進，用如圖丙所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律.通過電磁鐵控制的小鐵球從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）記錄擋光時間t，用毫米刻度尺測出之間的距離h，用游標卡尺測得小鐵球的直徑d.重力加速度為g.實驗前應調(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.則小鐵球通過光電門時的瞬時速度________.如果滿足關(guān)系式_________，就可驗證機械能守恒定律.6.某物理興趣小組利用如圖甲所示的裝置進行驗證動量守恒定律及測定平臺上A點左側(cè)與滑塊a之間的動摩擦因數(shù)的實驗.在足夠大的水平平臺上的A點放置一個光電門，A點右側(cè)為光滑水平面，左側(cè)為粗糙水平面，當?shù)刂亓铀俣却笮?/span>g.采用的實驗步驟如下：A.在小滑塊a上固定一個寬度為d的窄擋光片；B.用天平分別測出小滑塊a（含擋光片）和小球b的質(zhì)量；C.在a和b間用細線連接，中間夾一被壓縮了的輕短彈簧，靜止放置在平臺上；D.燒斷細線后，瞬間被彈開，向相反方向運動；E.記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間；F.滑塊a最終停在C點（圖中未畫出），用刻度尺測出之間的距離；G.小球b從平臺邊緣飛出后，落在水平地面的B點，用刻度尺測出平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣垂線與B點之間的水平距離；H.改變彈簧壓縮量，進行多次測量.（1）用螺旋測微器測量擋光片的寬度，如圖乙所示，則擋光片的寬度為_____mm；（2）該實驗要驗證動量守恒定律，則只需驗證彈開后的動量大小相等，即a的動量大小_________等于b的動量大小__________；（用上述實驗所涉及物理量的字母表示）（3）改變彈簧壓縮量，多次測量后，該興趣小組得到的距離與，的關(guān)系圖象如圖丙所示，圖象的斜率為k，則平臺上A點左側(cè)與滑塊a之間的動摩擦因數(shù)大小為________.（用上述實驗數(shù)據(jù)字母表示）7.為了驗證動量守恒定律（探究碰撞中的不變量），某同學選取了兩個材質(zhì)相同、體積不等的立方體滑塊A和B，按照下述步驟進行實驗：步驟1：在的相撞面分別裝上橡皮泥，以便二者相撞以后能夠立刻結(jié)為整體；步驟2：安裝如圖1所示實驗裝置，鋁質(zhì)長軌道的左端是傾斜軌道，右端是長直水平軌道。傾斜軌道和水平軌道由一小段圓弧連接，軌道被固定在水平桌面上，在軌道的側(cè)面與水平軌道等高且適當遠處安裝一臺數(shù)碼頻閃照相機；步驟3：讓滑塊B靜置于水平軌道的某處，滑塊A從傾斜軌道某處由靜止釋放，同時開始頻閃拍攝，直到停止運動，得到一張多次曝光的照片；步驟4：多次重復步驟3，得到多張照片，挑出其中最理想的一張，去掉B滑塊只剩下A滑塊，打印出來，將刻度尺緊靠照片放置，如圖2所示。（1）經(jīng)過分析可知，滑塊A與滑塊B發(fā)生碰撞的位置_________。①在之間 ②在處 ③在之間（2）為了探究碰撞中動量是否守恒，需要直接測量或讀取的物理量是______________。①兩個滑塊的質(zhì)量②滑塊A釋放時距水平軌道的高度③頻閃照相的周期T④照片尺寸和實際尺寸的比例⑤照片上測得的和⑥照片上測得的和⑦滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)寫出驗證動量守恒定律的表達式______________。8.某學習小組利用如圖所示的裝置驗證動能定理。（1）將氣墊導軌調(diào)至水平，安裝好實驗器材，從圖中讀出兩光電門中心之間的距離______cm；（2）測量擋光條的寬度d，記錄擋光條通過光電門1和2所用的時間和，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F，為了完成實驗，還需要測量的一個物理量是_________；（3）該實驗是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？__________（填“是”或“否”）。
答案以及解析1.答案：（1）CD（2）0.96；2.4（3）大解析：（1）研究勻變速直線運動時，不需要平衡摩擦力，不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，A、B項錯誤；為了能多打出一些點便于數(shù)據(jù)處理，小車釋放前應靠近打點計時器，C項正確；為了使小車能做勻變速運動，連接小車的細繩應平行于長木板，D項正確.（2）根據(jù)勻變速直線運動中中間時刻的速度等于該過程中的平均速度，有小車運動的加速度.（3）如果交流電的頻率實際只有49 Hz，則測量計算時所用頻率偏大，由知計算所得的加速度偏大.2.答案：（1）0.16（2）B（3）>（4）D解析：（1）小車的加速度。（2）由題意易知，描繪的小車加速度a與合力的關(guān)系圖像，相當于已平衡摩擦力后描繪的小車加速度與作用力關(guān)系圖像，且均為小車受到的力，可由力傳感器直接得出，故圖像應為過原點的傾斜直線，B項正確。（3）小車加速運動時繩的拉力小于砂和砂桶的總重力（等于車靜止時繩的拉力），故。（4）本實驗中力的大小可由力傳感器直接得出，不需要使小車和傳感器的總質(zhì)量遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量，A項錯誤；用加砂的方法改變拉力的大小，每次砂的質(zhì)量可增加得很少，而掛鉤碼每次質(zhì)量增加得多，故前者可更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)，D項正確；用力傳感器測出了摩擦力，不需要平衡摩擦力，B項錯誤；本實驗是探究小車的加速度與合力的關(guān)系，只要保持小車和傳感器的總質(zhì)量不變，不需要測出它們的具體數(shù)值，C項錯誤。3.答案：（1）C（2）不會；相同（3）2；0.45（4）A解析：（1）此實驗中只需描繪出小球做平拋運動的軌跡，根據(jù)軌跡進行計算，本實驗還需要刻度尺，故選C。（2）只要小球從同一高度、無初速開始運動，在相同的情形下，即使小球與槽之間存在摩擦力，由于每次摩擦力的影響相同，仍能保證小球做平拋運動的初速度相同，對實驗沒有影響，所以在此實驗中，小球與斜槽間有摩擦不會使實驗的誤差增大；如果斜槽末端點到小球落地點的高度相同，那么小球每次在空中運動的時間相同。（3）到達A點的時間，小球平拋的初速度；到達B點的時間，B點縱坐標為。（4）在豎直方向上：，水平方向上：，聯(lián)立解得小球拋出時的初速度，故選A。4.答案：Ⅰ.（1）（2）（3）Ⅱ.解析：Ⅰ.（1）由于擋光片寬度很小，滑塊通過光電門的速度近似為，滑塊動能的變化量.（2）滑塊從位置釋放勻速下滑時，由動能定理有，且，得（x為P到鐵架臺豎直桿的距離，θ為此時長木板的傾角），從釋放時，設(shè)長木板的傾角為α，長度為，則克服摩擦力做功為，，故.（3）合力做的功.Ⅱ.由動能定理，有整理得，故圖線斜率.5.答案：（1）D；C（2）1.84；9.31（3）；解析：（1）實驗時應先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶，D操作不當；在處理實驗數(shù)據(jù)時，m可約去，不需要用天平測重錘的質(zhì)量，C沒有必要.（2）勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，由此可以求出B點的速度大小為；由逐差法得.（3）光電門測速度的原理是用短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度，因此有.若滿足，即，就可驗證機械能守恒定律.6.答案：（1）2.550（2）；（3）解析：（1）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為2.5 mm，可動刻度讀數(shù)為，所以最終讀數(shù)為.（2）燒斷細線后，a向左運動，經(jīng)過光電門.根據(jù)速度公式可知，a經(jīng)過光電門的速度大小為，故a的動量大小為離開平臺后做平拋運動，根據(jù)平拋運動規(guī)律可得，解得，故b的動量大小為.（3）對滑塊a由光電門向左運動過程分析，則有，經(jīng)過光電門的速度大小，由牛頓第二定律可得，聯(lián)立可得，則由圖象可知.7.答案：（1）②（2）①⑥；解析：（1）由題圖2可知，，，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律可知相撞的位置在處，故②正確。（2）設(shè)碰撞前滑塊A在的速度分別為，碰撞后，滑塊整體在的速度分別為，則，，又，得到碰撞前滑塊A速度，同理，碰撞后整體的速度，原來需要驗證的方程為，聯(lián)立以上方式得：，即需要驗證的表達式，需要直接測量的物理量是兩個滑塊的質(zhì)量及和，故①⑥正確。8.答案：（1）50.0（2）滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M（3）否解析：（1）從題圖中刻度尺可得光電門1為20.0 cm，光電門2為70.0 cm，所以兩光電門中心之間的距離；（2）由于光電門的寬度d很小，所以平均速度可近似等于瞬時速度，滑塊通過光電門1速度為，滑塊通過光電門2速度為；根據(jù)動能定理需要驗證的關(guān)系式為，可見還需要測量出M，即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量；（3）該實驗中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，不是將砝碼盤和砝碼的總重力作為滑塊、擋光條和拉力傳感器的拉力，故不需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。




 

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