2020年高考物理實(shí)驗(yàn)題強(qiáng)化專練-用自由落體測重力加速度含答案

1、第1頁，共 8 頁實(shí)驗(yàn)題強(qiáng)化專練-用自由落體測重力加速度、實(shí)驗(yàn)題（本大題共5小題，共25.0分）某探究小組想利用驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，如圖甲所示J框架上裝有可上下移動位置的光電門1和固定不動的光電門2;框架豎直部分緊貼一刻度尺，零刻度線在上端，可以測量出兩個(gè)光電門到零刻度線的距離七和七；框架水平部分用電磁鐵吸住一個(gè)質(zhì)量為m的小鐵塊，小鐵塊的重心所在高度恰好與刻度尺零刻度線對齊一切斷電磁鐵線圈中的電流時(shí)，小鐵塊由靜止釋放，當(dāng)小鐵塊先后經(jīng)過兩個(gè)光電門時(shí)，與光電門連接的傳感器即可測算出其速度大小和】小組成員多次改變光電門1的位置，得到多組工和3的數(shù)據(jù)，建立如圖乙所示的坐標(biāo)系并

2、描點(diǎn)連線，得出圖線的斜率為k.（1）當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹橛胟表示）|.（2）若選擇光電門2所在高度為零勢能面， 則小鐵塊經(jīng)過光電門1時(shí)的機(jī)械能表達(dá)式為| （用題中物理量的字母表示）|.（3）關(guān)于光電門1的位置，下面哪個(gè)做法可以減小重力加速度的測量誤差A(yù).盡量靠近刻度尺零刻度線B.盡量靠近光電門2C.既不能太靠近刻度尺零刻度線，也不能太靠近光電門2.2.某研究性學(xué)習(xí)小組用圖1所示裝置來測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要操作如?1.小快庠第2頁，共 8 頁1安裝實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)節(jié)試管夾（小鐵球）、光電門和紙杯在同一豎直線上;第3頁，共 8 頁2打開試管夾，由靜止釋放小鐵球，用光電計(jì)時(shí)器記錄小鐵球在兩個(gè)光電門間的

3、運(yùn)動時(shí)間t,并用刻度尺（圖上未畫出）測量出兩個(gè)光電門之間的高度h,計(jì)算出小鐵球通過兩光電門間的平均速度v；3保持光電門1的位置不變，改變光電門2的位置，重復(fù)的操作，測出多組（h,t）,計(jì)算出對應(yīng)的平均速度；4畫出v-t圖象.請根據(jù)實(shí)驗(yàn)，回答如下問題：（1）設(shè)小鐵球到達(dá)光電門1時(shí)的速度為V0,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.則小鐵球通過兩光電門間平均速度V的表達(dá)式為.（用V0、g和t表示）（2）實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)如表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456h(cm)10.0020.0030.0040.0050.0060.00t(s)0.0690.1190.1590.1950.2260.255v(m/s)1.451.681.89

4、2.052.212.35請?jiān)趫D2坐標(biāo)紙上畫出v-t圖象.（3）根據(jù)v-t圖象，可以求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=m/s2,小球通過光電門1時(shí)的速度為m/s.（以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）如圖甲所示，光滑小鋼球從電磁鐵下邊緣自由下落，經(jīng)過小球豎直下方的光電門的水平細(xì)激光束時(shí)，毫秒計(jì)時(shí)器記錄下小球的擋光時(shí)間At,測出小球直徑d以及釋放前小球球心到光電門光孔的豎直距離為h,小芳希望能精確測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?如圖乙所示為測量小球直徑的放大圖，小球的直徑d=mm.在某次測量中，測得小球通過光電門的時(shí)間為At=2.0ms,小球下落高度h=0.84m.根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可求得的重力加速度g=m/s2（保留三位有效數(shù)字

5、）.（3）該測量結(jié)果與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔休^大的誤差，小芳同學(xué)通過反思后提出了四種原因，你認(rèn)為合理的是.A.小球下落時(shí)受到了空氣阻力B.小球下落后受到鐵芯的引力C.小球下落的高度不夠大3.乙第4頁，共 8 頁D.小球通過光電門時(shí)球心偏離細(xì)光束（4）經(jīng)過討論后小芳改變測量方案：她重新設(shè)置光電門，測量小球從釋放到觸及光電門光線的時(shí)間t,并測量小球每次釋放時(shí)到光電門光孔的高度h,并計(jì)算出每次下落的平均速度詛得到數(shù)據(jù)見表.在坐標(biāo)系中作v-t圖象,根據(jù)圖象可得重力加速度為m/s2（保留兩位有效數(shù)字）.h/m0.20.40.60.81.0t/s0.200.2860.3500.4040.447/(ms-1)0

6、.981.321.701.922.24某同學(xué)用如圖1所示的裝置測定重力加速度:r圖i電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓為V,為交流，頻率為50Hz.打出的紙帶如圖2所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的（選填“甲”或“乙”）端應(yīng)和重物相連接.圖2（3）實(shí)驗(yàn)中在紙帶上連續(xù)打出點(diǎn)1、2、3、4、9,如圖2所示，由紙帶所示數(shù)據(jù)可算出實(shí)驗(yàn)時(shí)的加速度為m/s2（保留兩位有效數(shù)字）.5.某同學(xué)利用光電傳感器設(shè)計(jì)了測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,實(shí)驗(yàn)器材有鐵架臺、光電計(jì)時(shí)器、小鋼球等，鐵架臺上端固定一個(gè)電磁鐵，通電時(shí)，小鋼球被吸在電磁鐵上，斷電時(shí)，小鋼球自由下落.4.:器一雪M*=,A:-*一-一第5頁，共 8 頁（1）先將光

7、電門固定在A處,光電計(jì)時(shí)器記錄下小球經(jīng)過光電門的時(shí)間上與,量出小球釋放點(diǎn)距A的距離為而,測出小球的直徑d（d遠(yuǎn)小于h0）則小球運(yùn)動到光電門處的瞬時(shí)速度v=，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=（用題中所給字母表示）,（2）若某次實(shí)驗(yàn)時(shí)光電計(jì)時(shí)器記錄下小鋼球經(jīng)過光電門的時(shí)間為0.園上,請你判斷此時(shí)光電門距A處的距離h=（用（1）中所給字母表示）（3）由于直尺的長度限制，該同學(xué)改測光電門位置與其正上方固定點(diǎn)P（圖中未畫出）之間的距離h,并記錄小球通過光電門的時(shí)間移動光電門在豎直桿上的位置，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出如圖2所示的圖象，已知圖象斜率為k,縱截距為b,根據(jù)圖象可知重力加速度g=第6頁，共 8 頁

8、答案和解析1.【答案】?C【解析】解：(1)以0刻度線為零勢能面，小鐵塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：22mvi-mgxi=mv2-mgx2整理得：22V2-vi=2g(x2-xi)所以圖象的斜率k=2g,解得：g=：；(2)小鐵塊經(jīng)過光電門1時(shí)的機(jī)械能等于小鐵塊經(jīng)過光電門1時(shí)的動能加上勢能，貝 U 有：L2./、E=mv1+mg(x2-x)(3)用電磁鐵釋放小球的缺點(diǎn)是，當(dāng)切斷電流后，電磁鐵的磁性消失需要一時(shí)間，鐵球與電磁鐵鐵心可能有一些剩磁，都會使經(jīng)過光電門1的時(shí)間較實(shí)際值大，引起誤差，故應(yīng)適當(dāng)增大兩光電門A、B間的距離，使位移測量的相對誤差減小，所以C

9、正確.故選：C故答案為：(1):;(2)撲廿+(宛_勺)；(3)C.(1)小鐵塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律列式，結(jié)合圖象即可求解重力加速度；(2)小鐵塊經(jīng)過光電門1時(shí)的機(jī)械能等于小鐵塊經(jīng)過光電門1時(shí)的動能加上勢能；(3)靠近刻度尺零刻度會影響經(jīng)過光電門1的時(shí)間，靠近光電門2會影響高度差的測量.解答實(shí)驗(yàn)題首先要理解實(shí)驗(yàn)原理，知道如何減小實(shí)驗(yàn)誤差，能從圖象中得出有效信息，本題的關(guān)鍵是根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程，難度適中.2.【答案】(1)“=此十第7頁，共 8 頁【解析】【分析】本題考查了測定重力加速度；本題的關(guān)鍵知道極短時(shí)間的平均速度等于瞬時(shí)速度的大第8頁，共

10、 8 頁9.8小，并能熟練應(yīng)用運(yùn)動學(xué)公式求解。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度求解通過兩光電門間平均速度V；根據(jù)數(shù)據(jù)作出v-t圖象，根據(jù)v-t圖象的斜率物理意義求解重力加速度?！窘獯稹?1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度得：小鐵球通過兩光電門間平均速度V的表達(dá)式為:V的表達(dá)式為：；所以當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=2k=9.7m/s2;根據(jù)v-t圖象得出v0=i.i0m/s,即小球通過光電門1時(shí)的速度為1.1m/s,故答案為：(1)u=;1.1。3.【答案】(1)8.40(2)10.5(3)D(4)如圖所示所以v-t圖象的斜率表示%；(2)(3)9.7;J

11、誡25一頃1T-TTT-4第9頁，共 8 頁【解析】【分析】(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀。(2)根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出小球通過光電門的瞬時(shí)速度，結(jié)合速度位移公式求出重力加速度。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定誤差產(chǎn)生的原因。(4)根據(jù)自由落體運(yùn)動的位移時(shí)間公式推導(dǎo)出平均速度和時(shí)間的關(guān)系式，結(jié)合圖線的斜率求出重力加速度。對于基本測量儀器如游標(biāo)卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，要能正確使用這些基本儀器進(jìn)行有關(guān)測量；對于圖線問題，一般采取的思路是得出物理量間的關(guān)系式，結(jié)合圖線的斜率或截距進(jìn)行求解?！窘獯稹?1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為8mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05

12、8mm=0.40mm,則小球的直徑d=8.40mm。(2)-小球通過光電門的速度口=/=則重力加速度&ZUJC10ff習(xí)=江蹄再$=10.5 叫(3)ABC.該測量結(jié)果與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔休^大的誤差，測量值比真實(shí)值偏大，而受到空氣阻力、受到鐵芯的引力都會導(dǎo)致測量值偏小，小球下落高度不夠大，有測量誤差,但是不一定會導(dǎo)致測量值偏大，故ABC錯(cuò)誤。D.小球通過光電門時(shí)球心偏離細(xì)光束，導(dǎo)致小球速度的測量值偏大，會導(dǎo)致測量值偏大,故D正確。故選Do(4)根據(jù)h=得，E=?=可知圖線的斜率作出圖線如圖所示，則=2Jt=2X 而初/s=9,8m/礦故填：(1)8.40-(2)10.5-(3)D；(4

13、)如圖所示4.【答案】(1)4-6(2)乙(3)9.4【解析】【分析】O8 8第10頁，共 8 頁解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運(yùn)動兩個(gè)重要推論的運(yùn)用。紙帶在重物的拉動下速度越來越大，相等時(shí)間內(nèi)位移間隔越來越大，從而確定出紙帶的哪一端與重物相連，根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度的大小?！窘獯稹?1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓為：4-6V;(2)因?yàn)榧垘俣仍絹碓娇?，相等時(shí)間內(nèi)的間隔越來越大，可知紙帶的乙端與重物相連；(3)根據(jù)工網(wǎng)一工78=5廣得，加速度為:口=二94時(shí)普。故答案為：(1)4-6;(2)乙；(3)9.4。_K小W5.【答案】(1)虱；斗奇；(2)3h0；(3)【解析】解：(1)球通過光電門時(shí)的速度v=根據(jù)v2=2gh，解得977(2)若某次實(shí)驗(yàn)時(shí)光電門計(jì)時(shí)器記錄下小鋼球經(jīng)過光電門的時(shí)間為0.5t。，則通過光電門的速度變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)v2=2gh得，知下落的高度變?yōu)樵瓉淼?倍，因?yàn)榈谝淮喂潭ㄔ贏處，第二次求的是光電門與A的距離為h=3h