2021高考物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)13 力學(xué)實(shí)驗及創(chuàng)新

1、PAGE 10 -專題限時集訓(xùn)(十三)(建議用時：40分鐘)1.(1)用螺旋測微器測量某金屬絲直徑的結(jié)果如圖1所示。該金屬絲的直徑是_mm。圖1(2)在用單擺測定重力加速度的實(shí)驗中，用游標(biāo)為20分度的游標(biāo)卡尺測量擺球的直徑，示數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為_mm。圖2解析(1)螺旋測微器固定刻度為1.5 mm，可動刻度為0.0120.4 mm0.204 mm。兩者相加為1.704 mm(1.704至1.706都可以)(2)主尺讀數(shù)為6 mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.0515 mm0.75 mm，兩者相加為6.75 mm。答案(1)1.704(1.7041.706)(2)6.752.(2020河北唐山摸底考試)某學(xué)

2、習(xí)小組為了測當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋鶕?jù)已有器材，設(shè)計如下實(shí)驗。一較長鐵質(zhì)窄薄板用細(xì)線懸掛，在其下端附近，固定一小電動機(jī)，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸固定一毛筆，電動機(jī)可使毛筆在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動。調(diào)整薄板與毛筆尖端的距離，可使毛筆在薄板上留下清晰的細(xì)線，如圖甲所示。啟動電動機(jī)，待毛筆連續(xù)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動后，燒斷細(xì)線，薄板豎直下落。圖乙是實(shí)驗后留有清晰細(xì)線的薄板。取底端某清晰的線記為O，每隔4條細(xì)線取一計數(shù)線，分別記為A、B、C、D。將毫米刻度尺零刻線對準(zhǔn)O，依次記錄A、B、C、D位置讀數(shù)為10.57 cm、30.9 cm、60.96 cm、100.78 cm，已知電動機(jī)轉(zhuǎn)速為3 000 r/min。(1)以上刻度尺讀數(shù)有一數(shù)值

3、記錄不規(guī)范，正確記錄值應(yīng)為_cm。(2)相鄰計數(shù)線之間的時間間隔為_s。(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹開 m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析(1)記錄結(jié)果應(yīng)估讀到毫米的下一位，正確讀數(shù)應(yīng)為30.90 cm。(2)電動機(jī)轉(zhuǎn)速為3 000 r/min50 r/s，所以每隔0.02 s畫線一次，相鄰計數(shù)線之間的時間間隔為0.1 s。(3)利用xaT2求重力加速度，即geq f(100.7830.902102,20.12) m/s29.745 m/s29.75 m/s2。答案(1)30.90(2)0.1(3)9.753(易錯題)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置做“探究平拋運(yùn)動規(guī)律”的實(shí)驗，實(shí)驗中

4、正確記錄了小球的印跡，得到如圖乙所示的方格紙中a、b、c、d四個位置，小方格的邊長為L1.25 cm，不計空氣阻力。甲乙(1)實(shí)驗中，下列說法合理的是_。A斜槽一定要光滑，其末端必須水平B每次小球都必須從同一高度自由滑下C平板必須豎直，斜槽末端必須水平D平板豎直固定，必須取槽口處為坐標(biāo)原點(diǎn)(2)圖乙中若取a點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平方向為x軸，豎直方向為y軸，小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動，豎直方向做自由落體運(yùn)動，則小球做平拋運(yùn)動時的初速度為_ m/s，小球拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為_。(保留兩位有效數(shù)字，g10 m/s2)解析(1)斜槽不一定要光滑，因為每次摩擦力相同，只要小球每次從同一高度自由滑下，那么小球每次

5、從槽口飛出的速度都相同，但要保證小球飛出時的初速度方向是水平的，故斜槽末端必須水平，平板必須豎直，A錯誤，B、C正確；坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)建立在斜槽槽口小球的重心處，而不是槽口處，D錯誤。(2)由題圖乙知小球在水平方向有4Lv0T，豎直方向由hgT2知2LgT2，聯(lián)立兩式得v02eq r(2gL)1.0 m/s，T0.05 s；小球經(jīng)過b點(diǎn)時的豎直速度大小vyeq f(6L,2T)0.75 m/s，由vygt知t0.075 s，所以小球從拋出點(diǎn)到a點(diǎn)經(jīng)歷的時間為ta0.025 s，由xv0ta，得x2.5 cm，由yeq f(1,2)gteq oal(2,a)，得y0.31 cm，即小球拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為(

6、2.5 cm，0.31 cm)。答案(1)BC(2)1.0(2.5 cm，0.31 cm)易錯點(diǎn)評處理平拋運(yùn)動實(shí)驗一定要先看水平方向(判定等時)，再由豎直方向hgT2計算。4在“用DIS研究機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗中，利用圖(a)所示的器材進(jìn)行實(shí)驗。(a)(b)(c)(1)擺錘釋放器的作用是：_。(2)如圖(b)，圖象中表示擺錘的重力勢能Ep隨擺錘距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線是_(填圖線所對應(yīng)的文字)(3)(單選)實(shí)驗測得A、B、C、D四點(diǎn)中只有C點(diǎn)速度明顯偏小，造成這個誤差的原因最可能是_A擺錘釋放的位置高于A點(diǎn)B光電門放置的位置高于C點(diǎn)C在A點(diǎn)釋放的擺錘初速度不為零D擺錘運(yùn)動過程中受到空氣阻

7、力的緣故(4)某同學(xué)又設(shè)計了如圖(c)實(shí)驗裝置來研究機(jī)械能守恒定律，水平桌面上固定一傾斜的光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一小車，導(dǎo)軌上B點(diǎn)固定一個光電門傳感器，已知車的總質(zhì)量為m，重力加速度為g，小車由靜止沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動，如果要驗證機(jī)械能守恒定律，需測量的物理量有：_、_、_。解析(1)擺錘釋放器的作用是使擺錘每次從同一位置由靜止釋放。(2)根據(jù)Epmgh知，距離D點(diǎn)的高度h越大，重力勢能越大，圖象中表示擺錘的重力勢能Ep隨擺錘距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線是乙圖線。(3)擺錘釋放的位置高于A點(diǎn)，會導(dǎo)致C點(diǎn)的速度測量值偏大，故A錯誤；光電門放置的位置高于C點(diǎn)，則測得的速度是C點(diǎn)上方的速度，測量值偏小，

8、故B正確；在A點(diǎn)釋放的擺錘初速度不為零，會導(dǎo)致C點(diǎn)的速度測量值偏大，故C錯誤；由于擺錘運(yùn)動過程中受到空氣阻力，各點(diǎn)的速度均會偏小，故D錯誤。(4)從A到B的過程中，重力勢能的減小量為EpmghmgLsin ，動能的增加量Ekeq f(1,2)mveq oal(2,B)，要驗證機(jī)械能守恒，即需測量AB之間的距離、導(dǎo)軌的傾角和B點(diǎn)的速度。答案(1)使擺錘每次從同一位置由靜止釋放(2)乙(3)B(4)AB之間的距離導(dǎo)軌的傾角B點(diǎn)的速度5(原創(chuàng)題)在探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系時，某同學(xué)先按圖1對彈簧甲進(jìn)行探究，然后把原長相同的彈簧甲和彈簧乙按圖2并聯(lián)起來進(jìn)行探究。在彈性限度內(nèi)，將質(zhì)量為m50 g的鉤碼逐

9、個掛在彈簧下端，分別測得圖1、圖2中彈簧的長度L1、L2如下表所示。鉤碼個數(shù)1234L1/cm30.0031.0432.0233.02L2/cm29.3329.6529.9730.30圖1圖2已知重力加速度g9.8 m/s2，要求盡可能多地利用測量數(shù)據(jù)，通過計算或推理回答下列問題：(1)根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)可以推理得出，當(dāng)兩根原長相同的彈簧并聯(lián)使用時，并聯(lián)構(gòu)成的彈簧的勁度系數(shù)k與并聯(lián)前彈簧的勁度系數(shù)k甲、k乙之間的關(guān)系是_；(2)彈簧乙的勁度系數(shù)k乙_N/m；(3)下列關(guān)于誤差分析的說法正確的是_。A實(shí)驗中實(shí)際測量鉤碼的質(zhì)量為49 g，彈簧的勁度系數(shù)的測量值變小B彈簧自身的重力對得出彈簧的彈力與彈簧的

10、伸長量成正比的結(jié)論有影響C如果采用圖象法處理數(shù)據(jù)，則彈簧的原長和彈簧自身的重力對計算勁度系數(shù)沒有影響D如果每次測量彈簧的長度都將讀數(shù)偏大相同的量，則其勁度系數(shù)的測量值將變小解析(1)由表中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)彈力相同時，L1的形變量大，而L2形變量小，說明并聯(lián)后彈簧的勁度系數(shù)變大，故兩根原長相同的彈簧并聯(lián)使用時，彈簧的勁度系數(shù)增大。因此設(shè)想將兩根彈簧分開使用并使之伸長量相同，則對彈簧甲有F1k甲x，對彈簧乙有F2k乙x，與兩根彈簧并聯(lián)使用且彈簧伸長量相同時等效，即F1F2kx，聯(lián)立解得kk甲k乙。(2)由表中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)彈力變化量Fmg0.49 N時，彈簧長度的變化量為x1eq f(x4x2x3x

11、1,4)，代入數(shù)據(jù)得x11.0 cm，根據(jù)胡克定律知甲的勁度系數(shù)k甲eq f(F,x1)49 N/m；由表中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)彈力變化量Fmg0.49 N時，彈簧甲、乙并聯(lián)的長度的變化量為x2eq f(x4x2x3x1,4)，代入數(shù)據(jù)得x20.32 cm，根據(jù)胡克定律知并聯(lián)后彈簧的勁度系數(shù)keq f(F,x2)153.13 N/m，根據(jù)kk甲k乙解得k乙kk甲104.13 N/m。(3)根據(jù)胡克定律，keq f(F,x)eq f(mg,x)，測量時將本來只有49 g的鉤碼質(zhì)量按照50 g代入計算，故代入質(zhì)量變大，測量值偏大，A錯誤；彈簧自身的重力對得出彈簧的彈力與彈簧的伸長量之間的線性關(guān)系沒有影響

12、，但將會出現(xiàn)截距，不能得出正比例關(guān)系，B錯誤；如果采用圖象法處理數(shù)據(jù)，建立Fx圖象，則其斜率的大小表示彈簧的勁度系數(shù)，則彈簧的原長和彈簧自身的重力對計算勁度系數(shù)沒有影響，C正確；如果每次讀數(shù)都將彈簧的長度偏大了相同的量，則相當(dāng)于彈簧的原長和伸長后的長度都偏大，且偏大值相同，這對彈簧的伸長量沒有影響，故其勁度系數(shù)測量值將不變，D錯誤。答案(1)kk甲k乙(2)104.13(3)C6(2020江西臨川一中階段性測試)甲同學(xué)用圖1所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。跨過光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與放置在水平木板上的木塊和豎直懸掛的彈簧測力計相連。(1)下列說法正確的是_(填入相應(yīng)的字母)。A實(shí)驗

13、前，應(yīng)先對彈簧測力計調(diào)零B應(yīng)保持與木塊相連的細(xì)線水平C實(shí)驗時，應(yīng)將木板勻速向左拉出D實(shí)驗時，拉木板的速度越大越好圖1圖2(2)圖2是某次實(shí)驗中彈簧測力計示數(shù)的放大圖，則木塊受到的滑動摩擦力f_N。(3)為進(jìn)行多次實(shí)驗，甲同學(xué)采取了在木塊上增加砝碼個數(shù)的方法。若砝碼的質(zhì)量、木塊與木板間的動摩擦因數(shù)和重力加速度分別用m、和g來表示。測得多組數(shù)據(jù)后，該同學(xué)描繪的fm關(guān)系圖線如圖3所示，則他測得的動摩擦因數(shù)_。(重力加速度g取10 m/s2)圖3(4)若甲同學(xué)所用木塊為A，在保持其他器材不變的情況下，乙同學(xué)換用了木塊B也進(jìn)行了上述實(shí)驗，木塊B的質(zhì)量比A的大0.02 kg，A、B的材料以及它們表面粗糙程

14、度相同。最后乙同學(xué)也描繪出了fm關(guān)系圖線。請你幫他在圖3中畫出該圖線。解析(1)因為要準(zhǔn)確讀出彈簧測力計的示數(shù)，所以實(shí)驗前，應(yīng)先對彈簧測力計調(diào)零，選項A正確；只有保持與木塊相連的細(xì)線水平，細(xì)線對木塊的拉力才等于木塊受到的摩擦力，選項B正確；不管木板如何向左運(yùn)動，木塊都是處于平衡狀態(tài)，即細(xì)線對木塊的拉力都等于木塊受到的摩擦力，所以沒有必要勻速拉出木板，選項C錯誤；木板拉出的速度太快，實(shí)驗時間太短，彈簧測力計的示數(shù)不能穩(wěn)定，使得讀數(shù)誤差較大，所以木板拉出的速度不能太快，選項D錯誤。(2)木塊受到的滑動摩擦力等于彈簧測力計的示數(shù)，其讀數(shù)為2.75 N，則木塊受到的滑動摩擦力f2.75 N。(3)因為

15、木塊處于平衡狀態(tài)，細(xì)線的拉力等于木塊受到的摩擦力，即f(m0m)ggmm0g，式中m0為木塊的質(zhì)量，可知fm圖象的斜率kg，在圖象選取兩點(diǎn)(0.20 kg,2.72 N)和(0.05 kg,2.12 N)，求出其斜率keq f(2.722.12,0.200.05) N/kg4 N/kg，所以動摩擦因數(shù)eq f(k,g)0.4。(4)由(3)可知，在f與m的關(guān)系式中，其斜率與所用木塊質(zhì)量無關(guān)，乙同學(xué)所作的圖象的斜率也是g，所以乙同學(xué)所作的圖象與甲同學(xué)作的圖象是平行的；對木塊B和砝碼有f(mm00.02 kg)ggm(m00.02 kg)g，綜合f(m0m)ggmm0g可得gm(m00.02 kg

16、)ggmm0g，化簡可得mm0.02 kg，即把甲同學(xué)的圖象向左平移2格，就得到乙同學(xué)描繪出的fm圖象，且該圖象過點(diǎn)(0,2.0 N)，如圖所示。答案(1)AB(2)2.75(2.742.76)(3)0.4(4)見解析圖7(2020全國卷T23)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗裝置驗證動量定理，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個與計算機(jī)相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。實(shí)驗步驟如下：(1)開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間_時，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；(2)用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2；(3)用細(xì)線跨過輕質(zhì)定

17、滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細(xì)線水平拉動滑塊；(4)令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運(yùn)動，和計算機(jī)連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時間t1、t2及遮光片從A運(yùn)動到B所用的時間t12；(5)在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I_，滑塊動量改變量的大小p_；(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)(6)某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：d1.000 cm，m11.50102 kg，m20.400 kg，t13.900102 s，t21.270102 s，t121.50 s，取g9.80 m/s2，計算可得I_Ns，p_

18、kgms1；(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(7)定義eq blc|rc|(avs4alco1(f(Ip,I)100%，本次實(shí)驗_%。(保留1位有效數(shù)字)解析(1)當(dāng)氣墊導(dǎo)軌水平時，滑塊在導(dǎo)軌上做勻速運(yùn)動，所以滑塊上的遮光片通過兩個光電門的遮光時間相等。(5)根據(jù)沖量的定義可得Im1gt12；根據(jù)動量改變量的定義可得pm2eq f(d,t2)m2eq f(d,t1)m2(eq f(d,t2)eq f(d,t1)。(6)代入數(shù)據(jù)得Im1gt121.501029.801.50 Ns0.221 Ns；pm2(eq f(d,t2)eq f(d,t1)0.4001.000102eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,1.270102)f(1,3.900102) kgm/s0.212 kgm/s。(7)根據(jù)定義可得eq blc|rc|(avs4alco1(f(Ip,I)100%4%。答案(1)大約相等(5)m1gt12m2(eq f(d,t2)eq f(d,t1)(6)0.2210.212(