2023版高考物理二輪復(fù)習(xí)重點(diǎn)講練專題八力學(xué)實(shí)驗(yàn)課時作業(yè)

PAGEPAGE2專題八力學(xué)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)題(共14個小題，1－10每題6分，共60分，11－14每題10分共40分，總分值100分)1．(2022·濟(jì)南二模)游標(biāo)為20分度(測量值可準(zhǔn)確到0.05mm)的卡尺示數(shù)如下圖，兩測腳間狹縫的寬度為________mm.答案0.15解析游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×3＝0.15mm，所以最終讀數(shù)為：0mm＋0.15命題立意此題旨在考查游標(biāo)卡尺的使用2．(2022·天津)某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動．①實(shí)驗(yàn)中必要的措施是________．A．細(xì)線必須與長木板平行 B．先接通電源再釋放小車C．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 D．平衡小車與長木板間的摩擦力②他實(shí)驗(yàn)時將打點(diǎn)計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的局部計數(shù)點(diǎn)如下圖(每相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)，圖中未畫出)．s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm.那么小車的加速度a＝________m/s2(答案①AB②0.800.40解析①實(shí)驗(yàn)時，細(xì)線必須與長木板平行，以減小實(shí)驗(yàn)的誤差，選項(xiàng)A正確；實(shí)驗(yàn)時要先接通電源再釋放小車，選項(xiàng)B正確；此實(shí)驗(yàn)中沒必要使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，選項(xiàng)C錯誤；此實(shí)驗(yàn)中不需平衡小車與長木板間的摩擦力，選項(xiàng)D錯誤．②兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T＝0.1s；由逐差法可得a＝eq\f(s6＋s5＋s4－s3－s2－s1,9T2)＝0.80m/s2，打點(diǎn)計時器在打B點(diǎn)時小車的速度vB＝eq\f(s1＋s2,2T)＝0.40m/s.考點(diǎn)定位研究小車的勻變速直線運(yùn)動實(shí)驗(yàn)名師點(diǎn)睛此題是一道考查研究小車的勻變速直線運(yùn)動的常規(guī)實(shí)驗(yàn)題；注意不要把此實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)相混淆；在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量和平衡小車與長木板間的摩擦力，但在此實(shí)驗(yàn)中是不必要的；此題考查學(xué)生對力學(xué)根本實(shí)驗(yàn)的掌握情況．3．(2022·鹽城1月檢測)某實(shí)驗(yàn)小組為探究加速度與力之間的關(guān)系設(shè)計了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，用DIS(數(shù)字化信息系統(tǒng))測小車的加速度．通過改變鉤碼的數(shù)量，屢次重復(fù)測量，可得小車運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像．他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a－F圖線，如圖(b)所示．(1)圖線________是在軌道水平的情況下得到的．(選填“①〞或“②〞)(2)小車和位移傳感器發(fā)射局部的總質(zhì)量為________kg，小車在水平軌道上運(yùn)動時受到的摩擦力大小為________N.答案(1)②(2)0.51解析(1)軌道水平時一定受到摩擦力．②為未平衡摩擦力時的圖線，所以②為軌道水平時的圖線．(2)當(dāng)木板水平時，由牛頓第二定律，可知a＝eq\f(F,m)－μg，圖線②與a軸的交點(diǎn)表示－μg，所以μg＝2；圖線與F軸的交點(diǎn)等于μmg，摩擦力大小為1N，小車和位移傳感器發(fā)射局部的總質(zhì)量m＝0.5kg.考點(diǎn)定位此題旨在考查探究小車速度隨時間變化的規(guī)律．4．(2022·福建)(1)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系〞的實(shí)驗(yàn)．①圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，其示數(shù)為7.73cm，圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，此時彈簧的伸長量Δl為________cm②本實(shí)驗(yàn)通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，以下選項(xiàng)中標(biāo)準(zhǔn)的做法是________；(填選項(xiàng)前的字母)A．逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重B．隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重③圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是________．答案6.93cmA解析由乙圖知，讀數(shù)為14.66cm，所以彈簧伸長14.66－7.73＝6.93cm；假設(shè)隨意增減砝碼，會作圖不方便，有可能會超出彈簧形變范圍，所以應(yīng)逐一增掛鉤碼；由圖知AB段伸長量與彈力不成線性關(guān)系5．(2022·濟(jì)南市5月模擬)為驗(yàn)證在自由落體過程中物體的機(jī)械能是守恒的，某同學(xué)利用DIS設(shè)計了一個實(shí)驗(yàn)，裝置如圖甲所示，圖中A為電磁鐵，B為光電門．有一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球通過電磁鐵從A處由靜止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得A、B間的距離為H，光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為t單位是毫秒．當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間取9.8m/s2，(1)用螺旋測微器測得小球的直徑如圖乙所示，那么d＝________m.(2)屢次改變高度H，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，作出eq\f(1,t2)－H的變化圖像如圖丙所示，該圖線斜率的理論值k＝________(ms)－2·m－1.(保存2位有效數(shù)字)(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動能增加量ΔEk總是稍小于重力勢能減少量ΔEp，可能的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________(任意答出一條原因即可)．答案(1)4.700×10－3(2)0.89(3)由于該過程中有阻力做功或者測量H時測量值偏大解析(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d＝4.5mm＋20.0×0.01mm＝4.700mm；(2)假設(shè)減小的重力勢能等于增加的動能時，可以認(rèn)為機(jī)械能守恒；那么有：mgH＝eq\f(1,2)mv2；即：2gH＝(eq\f(d,t))2，解得：eq\f(1,t2)＝eq\f(2g,d2)H，結(jié)合圖像，那么有：k＝eq\f(2g,d2)＝0.89(ms)－2·m－1；(3)由于該過程中有阻力做功或者測量H時測量值偏大．考點(diǎn)定位驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)名師點(diǎn)睛此題為創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，要注意通過分析題意明確實(shí)驗(yàn)的根本原理才能正確求解．6．(2022·揭陽市5月二模)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量小物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ.粗糙曲面AB固定在水平面上，其與水平面相切于B點(diǎn)，P為光電計時器的光電門，實(shí)驗(yàn)時將帶有遮光條的小物塊m從曲面AB上的某點(diǎn)自由釋放，小物塊通過光電門P后停在水平面上某點(diǎn)C.當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d如圖乙所示，其讀數(shù)d＝________cm；(2)為了測量動摩擦因數(shù)，除遮光條寬度d及數(shù)字計時器顯示的時間t，還需要測量的物理量是________(要寫出該物理量的名稱和符號)，動摩擦因數(shù)μ＝________(用上面的量表示)．答案(1)0.375(2)光電門與C點(diǎn)之間的距離seq\f(d2,2gst2)解析(1)由圖乙所示游標(biāo)卡尺可知，主尺示數(shù)為0.3cm，游標(biāo)尺示數(shù)為15×0.05mm＝0.075cm，游標(biāo)卡尺讀數(shù)d＝0.3cm＋0.075cm＝0.375cm；(2)物塊通過光電門時的速度v＝eq\f(d,t)，然后物塊在水平面上做勻減速直線運(yùn)動，由動能定理得：－μmgs＝0－eq\f(1,2)mv2，解得：μ＝eq\f(d2,2gst2)，由此可知，要測動摩擦因數(shù)，除d與t外，還需要測量光電門與C點(diǎn)間的距離s.考點(diǎn)定位測量小物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)名師點(diǎn)睛此題考查了測量小物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)，關(guān)鍵是搞清實(shí)驗(yàn)的原理，知道數(shù)據(jù)處理的方法；游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)，游標(biāo)卡尺不需要估讀，對游標(biāo)卡尺讀數(shù)時，要注意游標(biāo)尺的精度．7．(2022·開封市5月質(zhì)檢)傳感器是一種將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號的檢測裝置．它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)．某物理課外活動小組利用力傳感器和位移傳感器進(jìn)一步探究變力作用下的動能定理．如圖甲所示，他們用力傳感器通過定滑輪直接拉固定在小車上的細(xì)繩，測出拉力F；用位移傳感器測出小車的位移s和瞬時速度v.小車質(zhì)量為200g(1)某次實(shí)驗(yàn)得出拉力F隨位移s變化規(guī)律如圖乙所示，速度v隨位移s變化規(guī)律如圖丙所示．利用所得的F－s圖像，求出s＝0.30m到0.52m過程中力F做功W＝________J，此過程動能的變化ΔEk＝________(2)以下情況中可減小實(shí)驗(yàn)誤差的操作是________．(填選項(xiàng)前的字母，可能不止一個選項(xiàng))A．使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力 B．實(shí)驗(yàn)時要先平衡摩擦力C．要使細(xì)繩與滑板外表平行答案(1)0.180.17(2)BC解析(1)根據(jù)F－s圖像可知，當(dāng)s1＝0.30m時，F(xiàn)1＝100N，當(dāng)s2＝0.52m時，F(xiàn)2＝0.57因此，W＝eq\f(F1＋F2,2)(s2－s1)＝0.18J，速度v隨位移s變化圖像可知：s1＝0.30m，v1＝0，s2＝0.52m時，v2＝1.25m/s，ΔEk＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12＝0.17J.(2)該實(shí)驗(yàn)中不是利用懸掛的重物的重力表示繩子的拉力，而是直接測量出繩子的拉力，因此不需要使拉力F遠(yuǎn)小于小車的重力，故A項(xiàng)錯誤；當(dāng)平衡了摩擦力和細(xì)繩與滑板外表平行時，繩子上的拉力才等于小車所受合外力，故B、C項(xiàng)正確．考點(diǎn)定位探究影響摩擦力的大小的因素．名師點(diǎn)睛該實(shí)驗(yàn)在原來的根底上有所改良和創(chuàng)新，只要明確了其實(shí)驗(yàn)原理，正確應(yīng)用根本物理知識即可正確解答．8．(2022·北京西城區(qū)二模)圖甲所示為某同學(xué)研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系〞的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．(1)下面列出了一些實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶、刻度尺．除以上器材外，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：__________．A．秒表 B．天平(附砝碼)C．低壓交流電源 D．低壓直流電源(2)實(shí)驗(yàn)中，需要補(bǔ)償打點(diǎn)計時器對小車的阻力及其他阻力：小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計時器．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做__________運(yùn)動．(3)實(shí)驗(yàn)中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動的拉力，砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是__________．這樣，在改變小車上砝碼的質(zhì)量時，只要砂和砂桶質(zhì)量不變，就可以認(rèn)為小車所受拉力幾乎不變．(4)如圖乙所示，A、B、C為三個相鄰的計數(shù)點(diǎn)，假設(shè)相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為T，A、B間的距離為x1，B、C間的距離為x2，那么小車的加速度a＝________．T＝0.10s，x1＝5.90cm，x2＝6.46cm，那么a＝________(5)在做實(shí)驗(yàn)時，該同學(xué)已補(bǔ)償了打點(diǎn)計時器對小車的阻力及其他阻力．在處理數(shù)據(jù)時，他以小車的加速度的倒數(shù)eq\f(1,a)為縱軸，以小車和車上砝碼的總質(zhì)量M為橫軸，描繪出eq\f(1,a)－M圖像，圖丙中能夠正確反映eq\f(1,a)－M關(guān)系的示意圖是__________．答案(1)BC(2)勻速直線(3)M?m(4)eq\f(x2－x1,T2)、0.56(5)C解析(1)本實(shí)驗(yàn)還需要天平來測量小車和砝碼、砂和砂桶的質(zhì)量；由于選用的是電磁打點(diǎn)計時器，所以還需要低壓交流電源，應(yīng)選BC項(xiàng)；(2)實(shí)驗(yàn)中，需要補(bǔ)償打點(diǎn)計時器對小車的阻力及其他阻力，所以需把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動；(3)設(shè)繩子上拉力為F，以整體為研究對象有mg＝(m＋M)a，解得a＝eq\f(mg,m＋M)，以M為研究對象有繩子的拉力F＝Ma＝eq\f(Mmg,m＋M)，顯然要有F＝mg必有m＋M＝M，故有M?m，即只有M?m時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于小吊盤和盤中物塊的重力．所以為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時，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(yīng)該遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量；(4)由Δx＝aT2，得a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(x2－x1,T2)，代入數(shù)據(jù)，解得a＝eq\f(x2－x1,T2)＝eq\f(0.0646－0.0590,0.102)m/s2＝0.56m/s2(5)該同學(xué)已補(bǔ)償了打點(diǎn)計時器對小車的阻力及其他阻力，在處理數(shù)據(jù)時，他以小車的加速度的倒數(shù)eq\f(1,a)為縱軸，以M為橫軸，隨質(zhì)量增大，eq\f(1,a)減小，應(yīng)選C項(xiàng)．考點(diǎn)定位此題旨在考查驗(yàn)證牛頓第二定律9．(2022·吉林三模)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的小球相連；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t，用d表示A點(diǎn)到光電門B處的距離，b表示遮光片的寬度，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點(diǎn)時的瞬時速度，實(shí)驗(yàn)時滑塊在A處由靜止開始運(yùn)動．(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度b，結(jié)果如圖乙所示，由此讀出b＝________mm.(2)滑塊通過B點(diǎn)的瞬時速度可表示為________．(3)某次實(shí)驗(yàn)測得傾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑塊從A處到達(dá)B處時m和M組成的系統(tǒng)動能增加量可表示為ΔEk＝________，系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為ΔEp＝________，在誤差允許的范圍內(nèi)，假