2020版高考物理二輪復(fù)習(xí)第二篇實(shí)驗(yàn)題熱點(diǎn)13力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)精練(含解析)

1、熱點(diǎn)13力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)熱考題型力學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測量速度和加速度，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在與小車（物塊）連接在一起的紙帶上打出的點(diǎn)跡，可以得到位移、速度、加速度、時(shí)間等物理量，小小紙帶連接高考重點(diǎn)考查的五個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測定動(dòng)摩擦因數(shù)，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，探究動(dòng)能定理，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，真可謂“小紙帶、大內(nèi)涵”。題型一以“紙帶”為中心的實(shí)驗(yàn)1.用圖甲所示的裝置研究小車沿斜面在不同材料表面運(yùn)動(dòng)的情況，圖乙是某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz。（1）圖乙中A至N各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上連續(xù)打下的點(diǎn)，根據(jù)刻度尺上的數(shù)據(jù)可以判斷，小車在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A、E間各點(diǎn)

2、時(shí)在板面上做運(yùn)動(dòng)，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下F、N間各點(diǎn)時(shí)在布面上做運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下M點(diǎn)時(shí)對應(yīng)的小車速度為m/s。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）（2）若已知斜面的傾角為。，小車的質(zhì)量為m,在布面上運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小為a,重力加速度為g,則小車在布面上所受的阻力大小為,與真實(shí)彳1相比，測量的布面阻力（填“偏大”或“偏小”）。答案（1）勻速直線（或勻速）勻減速直線（或勻減速）0.33（2）mgsin0+ma偏大解析(1)由題圖乙可知,A至E點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間間隔均勻,所以小車在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下AE間各點(diǎn)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。F至N點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間間隔逐漸減小,且FG-GH=GH-HJ=HJ-JM=JM-M所以小車在打點(diǎn)計(jì)

3、時(shí)器.?+?(7+6)X10-3打下F、N間各點(diǎn)時(shí)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。vm=芯?一二m/s0.33m/s22XU.U2(2)由牛頓第二定律得：Ff-mgsin。=ma所以Ff=mgsin。+ma由于存在空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦阻力，故測量的布面阻力偏大。題型二以“光電門”為中心的實(shí)驗(yàn)2.圖甲是實(shí)驗(yàn)室測定水平面和小物塊之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，曲面AB與水平面相切于B點(diǎn)且固定。帶有遮光條的小物塊自曲面上某一點(diǎn)釋放后沿水平面滑行最終停在C點(diǎn),P為光電計(jì)時(shí)器的光電門，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。甲12305LOL526乙禾用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度d=cm;(2

4、)實(shí)驗(yàn)中除了測定遮光條的寬度外，還需要測量的物理量有;A.小物塊質(zhì)量mB.遮光條通過光電門的時(shí)間tC.光電門到C點(diǎn)的距離xD.小物塊釋放點(diǎn)的高度h(3)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，同學(xué)們采用圖像法來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他們根據(jù)(2)測量的物理量，建立如圖所示的坐標(biāo)系來尋找關(guān)系，其中合理的是O答案(1)1.060(2)BC(3)B解析(1)主尺的讀數(shù)是1.0cm,游標(biāo)尺上的第12條刻度線與主尺的刻度線對齊,讀數(shù)是0.05x12mm=0.60mm，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)是10mm+0.60mm=10.60mm=1.060cm(2)實(shí)驗(yàn)的原理：根據(jù)遮光條的寬度與遮光條通過光電門的時(shí)間可求得滑塊通過光電門時(shí)的速度v=?;12

5、滑塊從B到C的過程中，摩擦力做功，根據(jù)動(dòng)能定理得-wmgx=02ma聯(lián)立以上兩式得動(dòng)摩擦因數(shù)?2一.一_.,、,，一一、科=2?市標(biāo)。則還需要測量的物理量是光電門P到C點(diǎn)的距離x與遮光條通過光電門的時(shí)間t,故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。(3)由動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式可知，科與t2和x的乘積成反比，所以x-?2圖線是過原點(diǎn)的直線，應(yīng)該建立/x坐標(biāo)系，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。跟蹤集訓(xùn)1 .為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車總質(zhì)量用M表示(乙圖中M包括小車與傳感器質(zhì)量，丙圖中M包括小車和與小車相連的滑輪質(zhì)量),鉤碼總質(zhì)量用m表示。丙（1）三組實(shí)驗(yàn)中需要

6、平衡小車與長木板間摩擦力的是（2）三組實(shí)驗(yàn)中需滿足 M? m關(guān)系的是 ，（3）若采用圖甲所示方法研究“在外力一定的條件下（用甲、乙、丙表示 ）。,物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系” ,M為小車總質(zhì)量（其中小車自身質(zhì)量用M0表示，車上所加祛碼質(zhì)量用m表示），所畫出的實(shí)驗(yàn)圖像如圖所示。設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,則小車受到的拉力為F=小車的質(zhì)量為 M0=1?答案（1）甲、乙、丙（2）甲（3）?解析（1）三組實(shí)驗(yàn)都是用細(xì)線的拉力表示小車受到的合外力，所以都需要平衡摩擦力。（2）甲圖中鉤碼的總質(zhì)量對應(yīng)的重力大小表示小車受到的合外力大小，乙圖中小車受到的合外力用力傳感器測出，丙圖中小車受到的合外

7、力則是測力計(jì)示數(shù)的2倍，因此三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件。根據(jù)牛頓第二定律得F=(M0+m)a,變形得?=孤+?0,所以。州圖線的斜率為、則k=?,解得F=?;？?縱軸截距+b,解得小車質(zhì)量M二刃。2 .(2017河北邯鄲摸底)某同學(xué)安裝如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。乙(1)此實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)讓重物做運(yùn)動(dòng)，(填“需要”或“不需要”)測出重物的質(zhì)量。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz,該同學(xué)選取如圖乙所示的一段紙帶，對BD段進(jìn)行研究。求得B點(diǎn)對應(yīng)的速度Vb=m/s(保留兩位有效數(shù)字，若再求得D點(diǎn)對應(yīng)的速度為Vd,測出重物下落的高度為hBD,則還應(yīng)計(jì)算與大小是否相等(填字母表達(dá)式)。(3)該同學(xué)在上述實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題是研究紙帶時(shí)存在的問題是實(shí)驗(yàn)誤差可能較大。答案(1)自由落體不需要(2)0.19ghBD2(?2?-?)(3)重物距離桌面太近(或“紙帶打點(diǎn)過短”等與此類似的答案)B、D兩點(diǎn)時(shí)間間隔過短解析(1)由實(shí)驗(yàn)原理知，應(yīng)讓重物在松開手后做自由落體運(yùn)動(dòng)。根據(jù)機(jī)械能守恒，mgAh=：m(?2-?2),整1理后，得gAh=2(?2-2),所以不需要測量重物的質(zhì)量。?1(2)B點(diǎn)速度等于AC段的平均速度，VBF=0.19m/s。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理知,還應(yīng)方t算ghBD2(?2?-?2?),看兩者大小是否相等。(3)重物距離桌