高三物理二輪復(fù)習(xí)（通用版）對(duì)應(yīng)練習(xí)-力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) word版含解析

課前診斷——力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)器材的等效與替換1.用電子秤替換彈簧測(cè)力計(jì)](廣州二模)一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則。(1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺________時(shí)電子秤的示數(shù)F。(2)如圖(b)，將三細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上。水平拉開細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置、____________和電子秤的示數(shù)F1。(3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細(xì)線L2，使______________和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若______________，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證。解析：(1)要測(cè)量裝滿水的水壺的重力，則記下水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F。(2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)也要記錄三細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1。(3)已經(jīng)記錄了一個(gè)分力的大小，還要記錄另一個(gè)分力的大小，則結(jié)點(diǎn)O點(diǎn)位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證。答案：(1)靜止(2)三細(xì)線的方向(3)結(jié)點(diǎn)O的位置(4)F和F′在誤差范圍內(nèi)重合2．氣墊導(dǎo)軌、拉力傳感器、光電門替換長木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器](六安一中模擬)某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。(1)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，安裝好實(shí)驗(yàn)器材，從圖中讀出兩光電門中心之間的距離s＝________cm；(2)測(cè)量擋光條的寬度d，記錄擋光條通過光電門1和2所用的時(shí)間Δt1和Δt2，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F，為了完成實(shí)驗(yàn)，還需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是______________；(3)該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼盤和砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？________(填“是”或“否”)解析：(1)光電門1處刻度尺讀數(shù)為：20.0cm，光電門2處刻度尺讀數(shù)為：70.0cm，故兩光電門中心之間的距離s＝70.0cm－20.0cm＝50.0cm；(2)由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度。滑塊通過光電門1速度為：v1＝eq\f(d,Δt1)滑塊通過光電門2速度為：v2＝eq\f(d,Δt2)根據(jù)功能關(guān)系需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：Fs＝eq\f(1,2)Mv22－eq\f(1,2)Mv12＝eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)))2－eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt1)))2，可見還需要測(cè)量出M，即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量；(3)該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出繩子拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。答案：(1)50.0(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M(3)否考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)結(jié)論的拓展與延伸3.由測(cè)定加速度延伸為測(cè)定交流電的頻率](全國乙卷)某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz。打出紙帶的一部分如圖(b)所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算。(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為________，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________。(2)已測(cè)得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm，s3＝10.10cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為________Hz。解析：(1)重物勻加速下落時(shí)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得vB＝eq\f(s1＋s2,2T)＝eq\f(1,2)f(s1＋s2)vC＝eq\f(s2＋s3,2T)＝eq\f(1,2)f(s2＋s3)由s3－s1＝2aT2得a＝eq\f(f2s3－s1,2)。(2)根據(jù)牛頓第二定律，有mg－kmg＝ma根據(jù)以上各式，化簡得f＝eq\r(\f(21－kg,s3－s1))代入數(shù)據(jù)可得f≈40Hz。答案：(1)eq\f(1,2)f(s1＋s2)eq\f(1,2)f(s2＋s3)eq\f(1,2)f2(s3－s1)(2)404．由測(cè)定加速度延伸為測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)](云南統(tǒng)測(cè))一學(xué)生用如圖甲所示的裝置測(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。在桌面上放置一塊水平長木板，木板一端帶滑輪，另一端固定一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。木塊一端拖著穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，另一端連接跨過定滑輪的繩子，在繩子上懸掛一定質(zhì)量的鉤碼后可使木塊在木板上勻加速滑動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得木塊質(zhì)量M＝150g，鉤碼質(zhì)量m＝50g。(1)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，讓繩子與木板________；(2)實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的紙帶，紙帶上A、B、C、D、E是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是0.10s，所測(cè)數(shù)據(jù)在圖中已標(biāo)出，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可求得木塊運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可導(dǎo)出計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ＝________(用M、m、g、a表示)；取g＝10m/s2，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得μ＝________(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。解析：(1)實(shí)驗(yàn)由紙帶測(cè)定木塊加速度，木塊所受拉力方向不變，保持與桌面平行，因此需要在實(shí)驗(yàn)前調(diào)整滑輪高度，使繩子與木板平行。(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的推論Δx＝aT2可知，木塊的加速度a＝eq\f(16.18－15.17×10－2,2×0.12)m/s2＝0.25m/s2。(3)鉤碼與木塊加速度大小相等，假設(shè)繩子張力為T，對(duì)鉤碼有，mg－T＝ma，對(duì)木塊則有T－μMg＝Ma，解兩式得μ＝eq\f(m,M)－eq\f(M＋ma,Mg)，將已知條件代入解得μ＝0.3。答案：(1)平行(2)0.25(3)eq\f(m,M)－eq\f(M＋ma,Mg)0.3考點(diǎn)三試題情景的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新5.利用平拋運(yùn)動(dòng)探究功與速度變化的關(guān)系](唐山第二次模擬)在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，采用如圖甲所示裝置，水平正方形桌面距離地面高度為h，將橡皮筋的兩端固定在桌子邊緣上的兩點(diǎn)，將小球置于橡皮筋的中點(diǎn)，向左移動(dòng)距離s，使橡皮筋產(chǎn)生形變，由靜止釋放后，小球飛離桌面，測(cè)得其平拋的水平射程為L。改變橡皮筋的條數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)中，小球每次釋放的位置應(yīng)________(填“不同”“相同”或“隨意”)。(2)取橡皮筋對(duì)小球做功W為縱坐標(biāo)，為了在坐標(biāo)系中描點(diǎn)得到一條直線，如圖乙所示，應(yīng)選為________橫坐標(biāo)(選L或L2)。若直線與縱軸的截距為b，斜率為k，可求小球與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________(使用題中所給符號(hào)表示)。解析：(1)每次通過改變橡皮筋的條數(shù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，為使每條橡皮筋對(duì)小球做功相同，故小球每次釋放的位置應(yīng)相同。(2)設(shè)小球飛離桌子邊緣時(shí)的速度為v0，則由動(dòng)能定理得W－μmgs＝eq\f(1,2)mv02，小球飛離桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，則有h＝eq\f(1,2)gt2，L＝v0t，解得W＝eq\f(mg,4h)L2＋μmgs，故若取橡皮筋對(duì)小球做功W為縱坐標(biāo)，為了在坐標(biāo)系中描點(diǎn)得到一條直線，應(yīng)選為L2橫坐標(biāo)；由題意可知b＝μmgs，k＝eq\f(mg,4h)，解得μ＝eq\f(b,4hsk)。答案：(1)相同(2)L2eq\f(b,4hsk)6．利用鋼球擺動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律](江蘇高考)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺(tái)上，鋼球靜止于A點(diǎn)。光電門固定在A的正下方，在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條。將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取v＝eq\f(d,t)作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢(shì)能變化大小ΔEp與動(dòng)能變化大小ΔEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。(1)用ΔEp＝mgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到________之間的豎直距離。A．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端B．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心C．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端(2)用ΔEk＝eq\f(1,2)mv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小。用刻度尺測(cè)量遮光條寬度，示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為________cm。某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100s。則鋼球的速度為v＝________m/s。(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：ΔEp(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk(×10－2J)5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的。你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)說明理由。(4)請(qǐng)你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。解析：(1)高度變化要比較鋼球球心的高度變化。(2)毫米刻度尺讀數(shù)時(shí)要估讀到毫米下一位，由v＝eq\f(d,t)代入數(shù)據(jù)可計(jì)算出相應(yīng)速度。(3)從表中數(shù)據(jù)可知ΔEk＞ΔEp，若有空氣阻力，則應(yīng)為ΔEk＜ΔEp，所以不同意他的觀點(diǎn)。(4)實(shí)驗(yàn)中遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的速度大于鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度，因此由ΔEk＝eq\f(1,2)mv2計(jì)算得到的ΔEk偏大，要減小ΔEp與ΔEk的差異可考慮將遮光條的速度折算為鋼球的速度。答案：(1)B(2)1.50(1.49～1.51都算對(duì))1.50(1.49～1.51都算對(duì))(3)不同意，因?yàn)榭諝庾枇?huì)造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp。(4)分別測(cè)出光電門和球心到懸點(diǎn)的長度L和l，計(jì)算ΔEk時(shí)，將v折算成鋼球的速度v′＝eq\f(l,L)v。7．利用凹形橋模擬器測(cè)小車過橋最低點(diǎn)的速度](全國卷Ⅰ)某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測(cè)玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R＝0.20m)。完成下列填空：(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖(a)所示，托盤秤的示數(shù)為1.00kg。(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí)，托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為________kg。(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示。序號(hào)12345m(kg)1.801.751.851.751.90(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為________N；小車通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為________m/s。(重力加速度大小取9.80m/s2，計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析：(2)