高考物理二輪復習專項突破題17力學實驗（解析版）

(二輪復習名師經(jīng)驗)17力學實驗-2021高考備考絕密題型專項突破題集1．在“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗中(1)下列實驗器材需要用到的是___________。A．B．C．D．(2)下列操作有利于減小實驗誤差的是___________。A．兩個分力的夾角盡量大于SKIPIF1<0B．拉橡皮條時，拉力要適當大些C．拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧測力計應貼近并平行于木板D．確定拉力方向時，在細繩正下方描出的兩個點要適當遠些(3)某次實驗時兩個分力大小分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，夾角小于SKIPIF1<0，若實驗操作無誤，其合力的讀數(shù)為如圖所示中的一個，則正確的讀數(shù)為___________SKIPIF1<0?！敬鸢浮浚篈DCD3.00N【解析】：(1)在“探究求合力的方法”實驗中采用的是力的圖示法，需要測力計測力的大小，用三角板畫出力的方向，并結合力的圖示的方法畫出力的大小，故AD正確，BC錯誤。故選AD。(2)A．兩個分力的夾角盡量大小合適，不能太大，也不要太小，故A錯誤；B．拉橡皮條時，拉力要合適，太大容易超過橡皮條的彈性限度，故B錯誤；C．為了減小實驗誤差，拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧測力計應貼近并平行于木板，故C正確；D．確定拉力方向時，在細繩正下方描出的兩個點要適當遠些，這樣確定的方向誤差更小，故D正確，故選CD。(3)在“探究求合力的方法”實驗中兩個分力之間的夾角既不能太大，也不能太小，所以一般取該夾角為30°～90°之間。如果某次實驗時兩個分力大小分別為2.00N和1.50N，夾角為直角時合力的大小SKIPIF1<0由于夾角為銳角，所以這兩個力的合力應大于2.50N，有可能是3.00N。2．圖為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖，圖中打點計時器的電源為50Hz的交流電源，打點的時間間隔用Δt表示。在小車質(zhì)量未知的情況下，某同學設計了一種方法用來探究“在外力一定的條件下，小車的加速度與其質(zhì)量間的關系”。(1)本實驗中，為了保證小車所受的合外力等于細繩拉力，實驗前應先__________________；在改變小車中砝碼的質(zhì)量m時小車所受的拉力近似不變，小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應滿足的條件是___________。(2)設紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。圖乙為用刻度尺測量紙帶上的SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的情況，由圖可求得加速度的大小a=_______m/s2。(3)圖丙為實驗所得圖線的示意圖，a為小車加速度，m小車中砝碼的質(zhì)量。設圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓第二定律成立，則小車受到的拉力為__________，小車的質(zhì)量為__________。【答案】：平衡摩擦力遠小于小車與車中砝碼的總質(zhì)量1.15SKIPIF1<0SKIPIF1<0【解析】：(1)為了保證小車所受的合外力等于細繩拉力，實驗前應先平衡摩擦力；探究牛頓第二定律實驗時，當小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和遠小于小車和車中砝碼的總質(zhì)量時，可以近似認為小車受到的拉力等于小吊盤和盤中物塊受到的重力，認為小車受到的拉力不變。(2)因打點計時器的電源為50Hz的交流電源，則打點時間間隔為SKIPIF1<0由圖示紙帶可知，計數(shù)點間的時間間隔為SKIPIF1<0由圖示刻度尺可知SKIPIF1<0SKIPIF1<0由勻變速直線運動的推論SKIPIF1<0，可知加速度為SKIPIF1<0(3)設小車質(zhì)量為M，若牛頓第二定律成立，則有SKIPIF1<0整理可得SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得，小車受到的拉力為SKIPIF1<0小車的質(zhì)量為SKIPIF1<03．某同學用如圖所示的裝置來研究自由落體運動。(1)下列有關實驗操作的敘述正確的是__________。A．安裝打點計時器時要注意讓上下限位孔在同一豎直線上B．將打點計時器與直流低壓電源連接C．釋放紙帶時應盡量讓重物靠近打點計時器D．應先釋放紙帶，然后接通電源(2)實驗得到一條紙帶如圖所示，測得各點之間的距離（在圖中已標出）。已知電源頻率為50Hz，則紙帶中相鄰兩點間的時間間隔是__________s。從該紙帶可知，重物加速度大小a=_____________m/s2（保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚篈C0.029.63【解析】：(1)A．打點計時器的兩個限位孔應在同一豎直線上，以減小摩擦力的影響，故A正確；B．電磁打點計時器應該接在6V交流電源上，故B錯誤；CD．開始時應使重物靠近打點計時器處并保持靜止，先接通電源，再釋放紙帶，故C正確,D錯誤，故選AC。(2)電源頻率為50Hz，則打點周期為SKIPIF1<0故每隔0.02s打一次點；連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0在誤差允許范圍內(nèi)，物體做勻變速直線運動；根據(jù)SKIPIF1<0，結合逐差法得SKIPIF1<04．用圖示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律。主要實驗步驟如下：

a、安裝好實驗器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復幾次。b、選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O（t=0），然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點，如圖中A、B、C、D、E、F……所示。

c、通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0……d、以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖所示。

結合上述實驗步驟，請你完成下列任務：(1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有___________（填選項前的字母）。A．電壓合適的50Hz交流電源B．刻度尺C．電壓可調(diào)的直流電源D．秒表E.天平（含砝碼）(2)在圖中已標出計數(shù)點A、B、D、E對應的坐標點，請在該圖中標出計數(shù)點C對應的坐標點，并畫出v﹣t圖像___________。(3)觀察v-t圖像，判斷小車做什么運動，并說明理由___________?！敬鸢浮浚篈B小車運動v-t圖像是一條傾斜直線，加速度恒定，做勻加速直線運動【解析】：(1)打點計時器要使用電壓合適的交流電源，不能使用直流電；實驗中還要用刻度尺測量紙帶上的點跡間的距離；打點計時器本身能計時，所以不需要秒表；研究小車速度隨時間變化實驗中不需要知道力的大小和小車的質(zhì)量，所以不需要天平。故選AB。(2)C點的速度應該是BD段的平均速度，等于B、D兩點速度之和的一半，在該圖中標出計數(shù)點C對應的坐標點，并畫出v﹣t圖像，如圖所示

(3)由圖可知，小車運動v-t圖像是一條傾斜直線，加速度恒定，做勻加速直線運動。5．在“利用單擺測當?shù)刂亓铀俣取钡膶嶒炛小?1)利用如圖所示游標卡尺測得金屬小球直徑如圖所示，小球直徑SKIPIF1<0________cm。(2)下表是某同學在實驗過程中記錄的3組實驗數(shù)據(jù)，并做了部分計算處理。組次123擺長L/cm80.0090.00100.0050次全振動時間/s90.095.5100.0振動周期T/s1.801.912.00重力加速度SKIPIF1<09.749.73請計算出第3組實驗中的重力加速度SKIPIF1<0________SKIPIF1<0（結果保留2位小數(shù)）。(3)某同學在實驗過程中，把擺線的長度加上擺球的直徑作為擺長，其他操作無誤，那么他得到的SKIPIF1<0圖像可能是下列圖像中的________。A．B．C．D．【答案】：2.850（2.845，2.855都對）9.86A【解析】：(1)測得金屬小球直徑SKIPIF1<02.8cm+0.05mm×10=2.850cm(2)根據(jù)SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0(3)若以擺球直徑之與擺線長為單擺擺長L，則擺長l=L-r由單擺周期公式SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0由圖示圖象可知，A正確，BCD錯誤。6．利用單擺測當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛?，單擺擺線的長度為SKIPIF1<0。(1)用游標卡尺測金屬小球直徑如上圖甲所示，正確的是________，小球直徑讀數(shù)如圖乙所示。則SKIPIF1<0______SKIPIF1<0。(2)實驗時用拉力傳感器測得擺線的拉力SKIPIF1<0隨時間SKIPIF1<0變化的圖像如圖丙所示，重力加速度的表達式SKIPIF1<0________（用題目中的物理量SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0表示）?！敬鸢浮浚篈1.66SKIPIF1<0【解析】：(1)游標卡尺測金屬小球直徑應使用外測量抓，物體卡在測砧與測量螺桿之間，故選A；10分度的游標卡尺，其精確度為0.1mm，游標對齊格數(shù)不估讀，直徑為SKIPIF1<0(2)由擺線的拉力F隨時間t變化的圖像知，單擺的周期為SKIPIF1<0根據(jù)周期公式SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<07．某同學用圖甲所示裝置做“探究物體的加速度與力的關系”的實驗。實驗時保持小車質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用打點計時器和小車后端拖動的紙帶測小車運動的加速度。(1)實驗時先不掛鉤碼，反復調(diào)整墊塊的位置，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的______；(2)在某次實驗中，打點計時器打下如圖所示的一條點跡清晰紙帶，已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，相鄰兩計數(shù)點間還有四個打點未畫出。由紙帶上的數(shù)據(jù)可知：打E點時物體的速度vE=______m/s；（結果保留兩位有效數(shù)字）；物體運動的加速度a=______m/s2（結果保留兩位有效數(shù)字）；(3)實驗時改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度。根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)作出圖丙所示的a－F關系圖線，圖線不通過坐標原點O的原因是______，曲線上部彎曲的原因是______。【答案】：平衡摩擦力0.250.30平衡摩擦力過度不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量【解析】：（1）實驗時先不掛鉤碼，反復調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的是平衡摩擦力。（2）相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為SKIPIF1<0E點時物體的速度SKIPIF1<0物體運動的加速度SKIPIF1<0（3）圖線不通過坐標原點O，F(xiàn)=0，加速不為零，說明長木板的傾角過大，平衡摩擦力過度。曲線上部彎曲的原因是隨著力F的增大，即鉤碼質(zhì)量的增大，不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。8．某同學在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出0、1、2、3、4、5、6共7個測量點。各測量點到0測量點的距離如圖所示，每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔為0.10s，試完成下面問題。(1)實驗中，除打點計時器（含紙帶、復寫紙）、小車、一端附有滑輪的長木板、細繩、鉤碼、導線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的是______。A．電壓合適的交流電源B．電壓可調(diào)的直流電源C．刻度尺D．停表(2)根據(jù)紙帶上各個測量點間的距離，該同學已將1、2、3、5點對應的時刻的瞬時速度進行計算并填入表中，請你將4點對應的時刻的瞬時速度填入表中（結果保留三位有效數(shù)字）。瞬時速度SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0數(shù)值/SKIPIF1<00.1650.2140.263______0.363(3)在圖中所示的直角坐標系中畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖像______。(4)由圖像求出小車的加速度SKIPIF1<0______SKIPIF1<0（結果保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?AC0.314見解析0.500【解析】：(1)在下面的儀器和器材中，必須使用的是：電壓合適的交流電源和刻度尺，故選AC；(2)4點對應的時刻的瞬時速度SKIPIF1<0(3)做出v-t圖像如圖；(4)由圖像求出小車的加速度，圖線的斜率表示加速度，故SKIPIF1<09．某物理課外小組通過如圖甲所示的實驗裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系。置于實驗臺上的長木板左端固定一輕滑輪；細線跨過滑輪，一端與放在木板上的小車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有SKIPIF1<0個，每個質(zhì)量均為m。實驗步驟如下：

(1)為消除摩擦力的影響，實驗前平衡摩擦力的具體操作為：取下掛鉤碼的細繩，把木板不帶滑輪的一端適當墊高并反復調(diào)節(jié)，直到輕推小車后，小車能沿木板做______運動。(2)將1個鉤碼掛在細線左端，其余4個鉤碼放在小車內(nèi)，用手按住小車并使細線與木板平行。接通打點計時器的電源，然后釋放小車，得到如圖乙所示的紙帶，已知打點計時器打點的周期SKIPIF1<0，其中A、B、C、D、E每相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有標出，根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，計算小車加速度的表達式為SKIPIF1<0______（用英文字母表示），算得小車加速度的大小為______SKIPIF1<0。（計算結果保留兩位有效數(shù)字）

(3)將n（依次取SKIPIF1<0）個鉤碼掛在細線左端，其余SKIPIF1<0個鉤碼仍留在小車內(nèi)，重復前面的步驟，并得到相應的加速度a。(4)在坐標圖作出SKIPIF1<0圖像如圖所示。從圖像可以看出：當物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比。如果實驗時漏了上面的步驟（1），下列說法正確的是（________）

A．SKIPIF1<0圖線不再是直線B．SKIPIF1<0圖線仍是過原點的直線，但該直線的斜率變小C．SKIPIF1<0圖線仍是直線，但該直線不過原點D．SKIPIF1<0圖線仍是直線，但該直線的斜率變大【答案】:勻速直線（或勻速）SKIPIF1<00.60CD【解析】：(1)為消除摩擦力的影響，實驗前平衡摩擦力的具體操作為：取下掛鉤碼的細繩，把木板不帶滑輪的一端適當墊高并反復調(diào)節(jié)，直到輕推小車后，小車能沿木板做勻速運動。(2)根據(jù)SKIPIF1<0結合逐差法可得，小車加速度的表達式為SKIPIF1<0帶入數(shù)據(jù)得小車加速度的大小為SKIPIF1<0(4)根據(jù)該組的實驗步驟，改變小車的質(zhì)量后但小車和重物的總質(zhì)量未變，若平衡好阻力，據(jù)牛頓第二定律有SKIPIF1<0a-n圖象是過原點的直線斜率為SKIPIF1<0若沒有平衡阻力則有SKIPIF1<0a′-n圖象是不過原點的直線，但斜率SKIPIF1<0變大了，故CD正確,故選CD。10．某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗裝置如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在白紙上所作圖如圖乙所示，已知實驗過程中操作正確。(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是______（填“F”或“F′”）；(2)本實驗采用的科學方法是______；A．理想實驗法B．等效替代法C．控制變量法D．建立物理模型法(3)本實驗中以下說法正確的是______。A．兩根細繩必須等長B．橡皮條沿同一方向伸長同一長度C．在使用彈簧測力計時要注意使彈簧測力計與木板平面平行D．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩個彈簧測力計之間夾角必須取90°【答案】:SKIPIF1<0BBC【解析】：（1）經(jīng)平行四邊形做出的合力理論值不一定沿AO方向，而合力的實驗值由實驗直接測得，故一定沿AO方向，故填F′。（2）實驗采用力的圖示方法、等效替代的思想，用平行四邊形理論做出兩分力的合力，然后與合力的實驗值對比，若合力的理論值與實驗值在誤差允許的范圍內(nèi)相同，則平行四邊形定則是正確的,故選B。（3）A．兩細繩用來確定拉力的方向，故不必等長，A錯誤；B．該實驗采用了“等效替代”的原理，即合力與分力的關系是等效的，要求兩次拉橡皮筋時的形變量和方向是等效的．則橡皮筋沿同一方向拉長到同一長度，B正確；C．為減小實驗誤差，在使用彈簧測力計時要注意使彈簧測力計與木板平面平行，C正確；D．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩個彈簧測力計之間夾角要適當，沒有必要必須取90°，D錯誤,故選BC。11．某同學用如圖甲所示裝置做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實驗，SKIPIF1<0為固定橡皮條的圖釘。（1）本實驗采用的科學方法為__________。A．理想實驗法B．等效替代法C．控制變量法D．理想模型法（2）同一次實驗中，用兩個測力計和用一個測力計分別拉橡皮筋，使細繩與橡皮筋的__________必須都拉到同一位置SKIPIF1<0點，且彈簧測力計、細繩、橡皮條都應與木板__________。（3）若同一次實驗中，兩個測力計拉橡皮筋時，兩個測力計的拉力為圖乙中的SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，用一個測力計拉橡皮筋時，測力計的拉力為圖乙中的SKIPIF1<0，請在圖乙中根據(jù)力的平行四邊形法則作出SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的合力SKIPIF1<0___。（4）__________（填“SKIPIF1<0”或“SKIPIF1<0”）是SKIPIF1<0、SKIPIF1<0合力的實驗值?！敬鸢浮?B結點平行SKIPIF1<0是SKIPIF1<0、SKIPIF1<0合力的實驗值【解析】：(1)本實驗采用的科學方法為等效替代法，故選B。(2)使細繩與橡皮筋的結點必須都拉到同一位置SKIPIF1<0點，且彈簧測力計、細繩、橡皮條都應與木板平行。(3)SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的合力如圖所示。(4)SKIPIF1<0是SKIPIF1<0、SKIPIF1<0合力的實驗值。12．某同學用圖甲所示的實驗裝置探究加速度與力的關系。（1）實驗中，平衡摩擦力時，將長木板右端用墊木適當墊高，在__________（填“懸掛”或“不懸掛”）砝碼和砝碼盤的情況下，讓小車拖著紙帶，接通電源、輕推小車，觀察打出的紙帶。如果紙帶打出的點間隔越來越小，需要將墊木適當向__________（填“左”或“右”）移，直到紙帶上打出的點__________，則摩擦力平衡。（2）在平衡摩擦力后進行實驗，為了便于探究、減小誤差，應使小車質(zhì)量SKIPIF1<0與砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量SKIPIF1<0滿足__________的條件。（3）實驗中打出的一條紙帶如圖乙所示，取計數(shù)點1、2、3、4、5。已知打點計時器所接交流電的頻率為SKIPIF1<0，用刻度尺測量出各相鄰計數(shù)點間的距離分別為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，則小車運動的加速度大小SKIPIF1<0__________SKIPIF1<0。（結果保留兩位有效數(shù)字）（4）如果實驗時所用交流電的頻率實際為SKIPIF1<0，則實驗測得的加速度比真實值__________（填“大”或“小”）?！敬鸢浮?不懸掛左間隔均勻SKIPIF1<0遠小于SKIPIF1<00.86大【解析】：(1)平衡摩擦力時，將長木板右端用墊木適當墊高，在不懸掛砝碼和砝碼盤的情況下，讓小車拖著紙帶，接通電源、輕推小車，觀察打出的紙帶，如果紙帶打出的點間隔越來越小，說明未完全平衡摩擦力，需要將墊木適當向左移，直到紙帶上打出的點間隔均勻，則摩擦力平衡。(2)在平衡摩擦力后進行實驗，為了便于探究、減小誤差，使砝碼和砝碼盤的重力為小車受到的合外力，對砝碼牛頓第二定律可得SKIPIF1<0對小車牛頓第二定律可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0應使小車質(zhì)量SKIPIF1<0與砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量SKIPIF1<0滿足SKIPIF1<0遠小于SKIPIF1<0的條件。(3)由相鄰位移差公式SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0(4)由SKIPIF1<0可知，如果實驗時所用交流電的頻率實際為SKIPIF1<0，而代入計算的頻率SKIPIF1<0，則實驗測得的加速度比真實值大。13．在研究勻變速直線運動實驗中，在打點計時器打下的紙帶上選取一段，如圖所示，0、1、2三點為連續(xù)相鄰的計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有四個計時點未畫出用刻度尺測得0到1、2兩點的距離分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，打點計時器所用交流電頻率為SKIPIF1<0。(1)計數(shù)點0到2的時間間隔為_____s；(2)圖中點1對應的速度大小為_____SKIPIF1<0（保留三位有效數(shù)字）；(3)該勻變速直線運動的加速度大小