2020届高三高考物理二轮复习(江苏)：《力学实验》专题专练

由天下分享时间：2024/10/5 9:17:07 加入收藏我要投稿点赞

2020届高三高考物理二轮复习（江苏）：《力学实验》专题专练

A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作 B．实验操作时要先放小车，后接通电源

C．调整滑轮的高度，使连接小车的细线与木板平行 D．在实验过程中要保证钩码的质量远小于小车的质量

(2)除了图中所注明的器材外，实验中还需要交流电源、电线、刻度尺和________。

(3)如图乙所示，为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究功与速度变化的关系。已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g。图中已经标明了要测量的物理量，另外，已知对应传感器的读数为F，小车的质量为M，钩码的总质量为m。请你以小车为研究对象，把要探究的结果用题中和纸带上的字母表达出来：________________________。

解析：(1)为了减小误差，实验前必须进行平衡摩擦力的操作，选项A正确；实验时要先接通电源，再释放小车，选项B错误；调整滑轮的高度，使连接小车的细线与木板平行，选项C正确；因为装置中有力传感器，所以不需要保证钩码的质量远小于小车的质量，选项D错误。

(2)因为实验中要求求出小车的动能及其增量，所以要求测量小车质量，即还需要天平。

x1x21212

(3)打A点时小车的速度vA＝，打B点时小车的速度vB＝，要探究的结果是Fx＝MvB－MvA，即Fx＝

4T4T22M?x22－x12?

。 2

32TM?x22－x12?

答案：(1)AC (2)天平 (3)Fx＝ 2

32T3．(2019·江苏省四星级学校联考)用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。实验中，选取了一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图乙中A、B、C、D、E、F……所示。通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、F……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……

(1)本实验中，打点计时器的工作电压为________(选填“220 V ”或“6 V以下”)交流电。

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(2)在图丙中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v-t图像。

(3)观察v-t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_______________。

Δx(4)描绘v-t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论

Δt上讲，对Δt的要求是________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差________(选填“有关”或“无关”)。

解析：(1)由于实验中所选用的为电磁打点计时器，所以打点计时器的工作电压为6 V以下的交变电压； (2)利用所给点迹描点连线，得图像如图所示：

其中C点的横坐标为3T，纵坐标为v3；

(3)结合图像可以看出小车速度随时间均匀变化，所以小车做匀加速运动；

Δx(4)Δt越小，则越接近计数点的瞬时速度，所以Δt越小越好，计算速度需要用到Δx的测量值，所以ΔxΔt的大小与速度测量的误差有关。

答案：(1)6 V以下 (2)见解析图 (3)小车的速度随时间均匀变化 (4)越小越好有关 4．两实验小组分别作“探究加速度和力、质量的关系”实验。

(1)A组用如图甲所示装置做实验，图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉力传感器可直接显示所受拉力的大小。做实验时，下列操作必要且正确的是________。

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A．将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动

B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数 C．为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 D．用天平测出砂和砂桶的质量

(2)B组用如图乙所示的实验装置做实验。

①在正确、规范的操作中，打出一条如图丙所示的纸带，每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的频率为50 Hz。打第4个计数点时小车的速度v4＝______ m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a＝________ m/s。(保留三位有效数字)

②平衡了摩擦力后，在小车质量M保持不变的情况下，不断往砂桶里加砂，直到砂的质量最终达到M。测出每

3次加砂后，砂和砂桶的总重力F和小车的加速度a，作a-F的图像。下列图线正确的是________。

解析：(1)实验前要平衡摩擦力，将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动，选项A正确；实验时小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数，选项B正确；绳子的拉力可以由拉力传感器读出，实验中不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，选项C、D错误。

(2)①每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来，因此相邻两计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，打计数点0.111＋0.13124时小车的瞬时速度等于计数点3～5间的平均速度，则有：v4＝ m/s＝1.21 m/s；根据Δx＝aT，解

0.20.111＋0.131＋0.151－0.05－0.070 5－0.09122

得a＝ m/s＝2.02 m/s。 2

9×0.1

②平衡了摩擦力后，对小车有：T＝Ma，对砂和砂桶有：mg－T＝ma，联立可得：a＝

mg。若满足m?M，则有M＋mmgFa＝＝，即a-F的图像为过原点的一条倾斜直线，当砂和砂桶的质量较大时，不再满足m?M这一条件，此情况

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下按相同方式描点的图像遵循a＝向下弯曲。

答案：(1)AB (2)①1.21 2.02 ②C

5．用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。气垫导轨上A处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与钩码相连，每次滑块都从同一位置由静止释放，释放时遮光条位于气垫导轨上B位置的上方。

FM＋m规律，随着砂的质量的增加，a-F的图像的斜率k＝

将减小，所以图线将M＋m

(1)某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝________mm。

(2)实验中，接通气源，滑块静止释放后，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为t，测得滑块质量为M，钩码质量为m，A、B间的距离为L。在实验误差允许范围内，钩码减小的重力势能mgL与____________(用直接测量的物理量符号表示)相等，则机械能守恒。

(3)下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)。 A．滑块必须由静止释放

B．应使滑块的质量远大于钩码的质量 C．已知当地重力加速度 D．应使细线与气垫导轨平行

(4)分析实验数据后发现，系统增加的动能明显大于钩码减小的重力势能，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。解析：(1)由题图乙知第14条刻度线与主尺对齐，d＝2 mm＋14×0.05 mm＝2.70 mm。

d?2?m＋M?d2d11?2

(2)滑块和钩码的速度为v＝，增加的动能为：ΔEk＝(m＋M)v＝(m＋M)??＝，当减少的重力势能2t222t?t?

?m＋M?d与增加的动能相等时，机械能守恒，即mgL＝。 2

2t(3)因为只有一个光电门只能测出末速度，所以要求初速度必须为零，即滑块必须由静止释放，故A必要；因为是验证机械能是否守恒，所以不要求滑块的质量远大于钩码的质量，故B不必要；由(2)可知在计算公式中含有重力加速度，故C必要；应将气垫导轨调节水平，保持细线方向与气垫导轨平行，这样拉力才等于合力，故D必要。

(4)系统增加的动能明显大于钩码减小的重力势能，原因是气垫导轨右端偏高。 ?m＋M?d答案：(1)2.70 (2) (3)B (4)气垫导轨右端偏高 2

2t6．某同学利用钢球的平抛运动测定当地重力加速度。

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(1)使用如图甲所示的游标卡尺前应先将卡口合拢，检查游标尺和主尺的______是否对齐。用已检查好的游标卡尺测量钢球的直径d时，如图乙所示，d＝________mm。

(2)如图丙所示，将光电门固定在桌子边缘，测量桌面离地高度为H；钢球通过光电门的挡光时间为Δt，抛出后落地点到桌子边缘的水平距离为x。请写出重力加速度的表达式g＝________(用测量的物理量符号表示)。

(3)如果光电门安装在离粗糙桌面边缘一段距离处，则重力加速度g 的测量值________真实值(选填“>”“＝”或“<”) 。

解析：(1)使用游标卡尺前应先将卡口合拢，检查游标尺和主尺的零刻度是否对齐。游标卡尺主尺读数为0.5 cm，游标尺0刻度线与主尺刻度线对齐，所以钢球的直径d＝5.0 mm。

(2)钢球通过光电门时的速度即钢球做平抛运动的初速度为v0＝，根据平抛运动的规律可知：

Δt12

竖直方向：H＝gt，

2水平方向：x＝v0t