（通用版）2020版高考物理三輪沖刺 高考題型二 專(zhuān)項(xiàng)練1 力學(xué)實(shí)驗(yàn)（含解析）

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1、專(zhuān)項(xiàng)練1　力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.下圖為驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)中選取兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量不等的小球,按下面步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn): ①用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m1和m2; ②安裝實(shí)驗(yàn)裝置,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端切線水平,再將一斜面BC連接在斜槽末端; ③先不放小球m2,讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放,標(biāo)記小球在斜面上的落點(diǎn)位置P; ④將小球m2放在斜槽末端B處,仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放,兩球發(fā)生碰撞,分別標(biāo)記小球m1、m2在斜面上的落點(diǎn)位置; ⑤用毫米刻度尺測(cè)出各落點(diǎn)位置到斜槽末端B的距離。圖中M、P、N點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記下的小球在斜面上的三個(gè)落點(diǎn)位置,從M、

2、P、N到B點(diǎn)的距離分別為sM、sP、sN。依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)回答下面問(wèn)題: (1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿足m1　　　　m2(選填“>”“=”或“<”);? (2)小球m1與m2發(fā)生碰撞后,m1的落點(diǎn)是圖中　　　　點(diǎn),m2的落點(diǎn)是圖中　　　　點(diǎn);? (3)用實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)表示,只要滿足關(guān)系式　　　　　　　　,就能說(shuō)明兩球碰撞前后動(dòng)量是守恒的;? (4)若要判斷兩小球的碰撞是否為彈性碰撞,用實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)表示,只需比較　　　　與　　　　　　是否相等即可。? 2.(2019廣東揭陽(yáng)高三模擬)某實(shí)驗(yàn)小組采用圖甲所示的裝置“探究動(dòng)能定理”即探究小車(chē)所受合外力做功與小車(chē)動(dòng)能的變化之

3、間的關(guān)系。該小組將細(xì)繩一端固定在小車(chē)上,另一端繞過(guò)定滑輪與力傳感器、重物相連。實(shí)驗(yàn)中,小車(chē)在細(xì)繩拉力的作用下從靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況,力傳感器記錄細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力大小。 (1)實(shí)驗(yàn)中為了把細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力視為小車(chē)的合外力,要完成的一個(gè)重要步驟是　　　　　;? (2)若實(shí)驗(yàn)中小車(chē)的質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量,對(duì)本實(shí)驗(yàn)　　　　　影響(選填“有”或“沒(méi)有”);? (3)實(shí)驗(yàn)時(shí),下列物理量中必須測(cè)量的是　　　　　。? A.長(zhǎng)木板的長(zhǎng)度L B.重物的質(zhì)量m C.小車(chē)的總質(zhì)量M (4)實(shí)驗(yàn)中,力的傳感器的示數(shù)為F,打出的紙帶如圖乙。將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O,在

4、紙帶上依次取A、B、C三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén),測(cè)得A、B、C三點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為x1、x2、x3。則從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)過(guò)程中,探究結(jié)果的表達(dá)式是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用題中所給字母表示)。? 3.(2019福建廈門(mén)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三最后模擬)某物理研究小組利用圖甲裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,在鐵架臺(tái)上安裝有一電磁鐵(固定不動(dòng))和一光電門(mén)(可上下移動(dòng)),電磁鐵通電后將鋼球吸住,然后斷電,鋼球自由下落,并通過(guò)光電門(mén),計(jì)時(shí)裝置可測(cè)出鋼球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間。 (1)用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑,示數(shù)如圖乙所示,可知鋼球的直徑D=　　　　　 cm。? (2)多

5、次改變光電門(mén)的位置,測(cè)量出光電門(mén)到電磁鐵下端O的距離為h(h?D),并計(jì)算出小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度v,若空氣阻力可以忽略不計(jì),則下列關(guān)于v2-h的圖象正確的是　　　　　。? (3)鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度　　　　　(選填“大于”或“小于”)鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。? 4.某同學(xué)利用圖甲所示的裝置探究“外力一定時(shí),加速度與質(zhì)量的關(guān)系”。圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電源,小車(chē)的質(zhì)量未知。 (1)實(shí)驗(yàn)之前要平衡小車(chē)所受的阻力,具體的步驟是,吊盤(pán)中不放物塊,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車(chē),直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列　　　　　　　　的點(diǎn)。? (2)按住小車(chē),在吊盤(pán)中放

6、入適當(dāng)質(zhì)量的物塊,并在小車(chē)中放入質(zhì)量已知的砝碼,為了保證在改變小車(chē)中砝碼的質(zhì)量時(shí),小車(chē)所受的拉力近似不變,吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的質(zhì)量和應(yīng)滿足的條件是　　　　。? (3)打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,釋放小車(chē),得到如圖乙所示的紙帶,圖示為五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離(單位:cm),則小車(chē)的加速度a=　　　　 m/s2。(結(jié)果保留兩位小數(shù))? (4)改變小車(chē)中的砝碼質(zhì)量多次試驗(yàn),得到不同的紙帶,記錄砝碼的質(zhì)量m,并根據(jù)紙帶求出不同的m對(duì)應(yīng)的加速度a,以m為橫坐標(biāo),1a為縱坐標(biāo),做出1a-m關(guān)系圖線如圖丙所示,設(shè)圖中直線的斜率為k,縱軸上的截距為b,若牛頓第二定律成立,則小車(chē)的質(zhì)量為　　　　　　。? 5.某同學(xué)利用如

7、圖所示裝置研究小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 (1)實(shí)驗(yàn)中,必要的措施是　　　　。? A.平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力 B.先接通電源再釋放小車(chē) C.小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 D.細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行 (2)他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50 Hz的交流電源上,得到一條紙帶,打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn),圖中未畫(huà)出)。s1=3.59 cm,s2=4.42 cm,s3=5.19 cm,s4=5.97 cm。則小車(chē)的加速度a=　　　　 m/s2(要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù)),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB=　　　　 m/s。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)? (3

8、)如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f=49 Hz,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。? 6.如圖所示,某小組同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究支架上力的分解。A、B為兩個(gè)相同的雙向力傳感器,該型號(hào)傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正,受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù)。A連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩,并可沿固定的圓弧形軌道移動(dòng)。B固定不動(dòng),通過(guò)光滑鉸鏈連接一輕桿,將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架,調(diào)整使得O點(diǎn)位于圓弧形軌道的圓心處,保持桿沿水平方向。隨后按如下步驟操作: ①測(cè)量繩子與水平桿的夾角∠AOB=θ; ②對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零; ③用另一繩在O點(diǎn)懸掛住一個(gè)鉤碼,記

9、錄兩個(gè)傳感器讀數(shù); ④取下鉤碼,移動(dòng)傳感器A,改變?chǔ)冉?重復(fù)上述步驟①②③④,得到圖示數(shù)據(jù)表格a。 (1)根據(jù)表格a,可知A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中的力　　　(選填“F1”或“F2”),并求得鉤碼質(zhì)量為　　　　　kg(保留一位有效數(shù)字);? (2)換用不同鉤碼做此實(shí)驗(yàn),重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,得到數(shù)據(jù)表格b。則表格b中30°所對(duì)應(yīng)的F2空缺處數(shù)據(jù)應(yīng)為　　　　　N;? 表格a F1/N 1.001 0.580 … 1.002 … F2/N -0.868 -0.291 … 0.865 … θ 30° 60° … 150° … 表格b F1/N 1.10

10、3 … … F2/N … … θ 30° 60° … (3)(單選)實(shí)驗(yàn)中,讓A傳感器沿圓心為O的圓弧形(而不是其他的形狀)軌道移動(dòng)的主要目的是　　　　　。? A.方便改變A傳感器的讀數(shù) B.方便改變B傳感器的讀數(shù) C.保持輕桿右端O的位置不變 D.方便改變細(xì)繩與桿的夾角θ 7.(2019江蘇七市二模)利用圖甲所示裝置探究物體的加速度與所受合外力的關(guān)系,小車(chē)質(zhì)量約300 g,另配置質(zhì)量20 g的鉤碼5個(gè),質(zhì)量500 g的砝碼1個(gè)。 (1)實(shí)驗(yàn)中,平衡摩擦力的具體做法是　　　　　(選填“掛上”或“移去”)鉤碼,長(zhǎng)木板右端用墊塊抬高,調(diào)至適當(dāng)高度,接通電

11、源,輕推小車(chē),使紙帶上打出的點(diǎn)間距相等。? (2)實(shí)驗(yàn)通過(guò)添加鉤碼改變小車(chē)的受力。關(guān)于小車(chē),下列說(shuō)法中正確的有　　　　　。? A.當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)總質(zhì)量時(shí),可認(rèn)為小車(chē)所受合外力與鉤碼重力大小相等 B.開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)將砝碼放入小車(chē) C.小車(chē)內(nèi)放入砝碼后需重新平衡摩擦力 D.實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量 (3)實(shí)驗(yàn)中打出一條紙帶,如圖乙所示,從某清晰點(diǎn)開(kāi)始取計(jì)數(shù)點(diǎn),分別標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6,測(cè)量點(diǎn)0到點(diǎn)3的距離為d1,點(diǎn)0到點(diǎn)6的距離為d2,已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為T(mén),則加速度a=　　　　　。? 高考題型二　實(shí)驗(yàn)題 專(zhuān)項(xiàng)練1　力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.答案 (1)>　(

12、2)M　N (3)m1sP=m1sM+m2sN (4)m1sP　m1sM+m2SN 解析 (1)為了防止入射球碰后反彈,一定要保證入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量; (2)小球m1和小球m2相撞后,小球m2的速度增大,小球m1的速度減小,都做平拋運(yùn)動(dòng),所以碰撞后m1球的落地點(diǎn)是M點(diǎn),m2球的落地點(diǎn)是N點(diǎn); (3)碰撞前,小球m1落在圖中的P點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v1。小球m1和m2發(fā)生碰撞后,m1的落點(diǎn)在圖中的M點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v1',m2的落點(diǎn)是圖中的N點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v2。設(shè)斜面BC與水平面的傾角為α, 由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得: sMsinα=12gt2,sMcosα=v1't

13、 解得:v1'=gsM(cosα)22sinα 同理可解得:v1=gsP(cosα)22sinα,v2=gsN(cosα)22sinα, 所以只要滿足:m1v1=m2v2+m1v1', 即:m1sP=m1sM+m2sN,則說(shuō)明兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒; 如果滿足小球的碰撞為彈性碰撞,則應(yīng)滿足:12m1v12=12m1v1'2+12m2v22 代入以上速度表達(dá)式可知,應(yīng)滿足公式為:m1sP=m1sM+m2sN; 故需要驗(yàn)證:m1sP和m1sM+m2sN相等。 2.答案 (1)平衡摩擦力　(2)沒(méi)有　(3)C　(4)Fx2=12Mx3-x12T2 解析 (1)小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線

14、的拉力、支持力和摩擦力,要使細(xì)線的拉力等于其合力,則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力; (2)由于有力傳感器測(cè)量繩的拉力,則沒(méi)必要使小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物和力傳感器的總質(zhì)量,即對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響; (3)由題可知,小車(chē)的合力即為力傳感器的示數(shù),由紙帶可求得小車(chē)運(yùn)動(dòng)某段距離時(shí)對(duì)應(yīng)的速度,由原理F合x(chóng)=12Mv2-12Mv02,所以一定要測(cè)量的物理量為小車(chē)的質(zhì)量,故C正確; (4)從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中,拉力對(duì)小車(chē)做的功W=Fx2,B點(diǎn)的速度vB=x3-x12T,小車(chē)動(dòng)能的增加量ΔEk=12MvB2=12Mx3-x12T2,探究結(jié)果的表達(dá)式是:Fx2=12Mx3-x12T2。 3.答案 (1)0

15、.96　(2)B　(3)小于 解析 (1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為:0.9cm,游標(biāo)尺上第6個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊,游標(biāo)讀數(shù)為0.1×6mm=0.6mm,所以最終讀數(shù)為:0.96cm; (2)利用小球通過(guò)光電門(mén)的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度,故:v=Dt 根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式有:mgh=12mv2,那么關(guān)于v2-h的圖象應(yīng)該是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,故B正確; (3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度等于這個(gè)過(guò)程中中間時(shí)刻速度,所以鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度小于鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。 4.答案 (1)間隔均勻　(2)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量　(3)3.25　(4)bk 解析

16、 (1)平衡摩擦力后,用手輕撥小車(chē),小車(chē)應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列間隔均勻的點(diǎn)。 (2)設(shè)小車(chē)質(zhì)量為M,車(chē)上砝碼質(zhì)量為m,吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的質(zhì)量和為m2,小車(chē)所受拉力為F,對(duì)小車(chē)和砝碼受力分析,由牛頓第二定律可得F=(M+m)a;對(duì)吊盤(pán)和盤(pán)中物塊受力分析,由牛頓第二定律可得m2g-F=m2a;解得:F=M+mM+m+m2·m2g,化簡(jiǎn)得:F=11+m2M+m·m2g,當(dāng)m2?M時(shí),改變車(chē)上砝碼質(zhì)量m,小車(chē)所受拉力近似不變。故為了保證在改變小車(chē)中砝碼的質(zhì)量時(shí),小車(chē)所受的拉力近似不變,吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的質(zhì)量和應(yīng)滿足的條件是遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量。 (3)打點(diǎn)周期T=0.02s,小車(chē)的加速度a

17、=x3+x4-(x1+x2)4T2 =(3.78+3.65)-(3.52+3.39)4×0.022×10-2m/s2=3.25m/s2 (4)認(rèn)為拉力不變,則a=FM+m,化簡(jiǎn)得:1a=MF+mF。圖中直線的斜率為k,縱軸上的截距為b,則k=1F,b=MF,解得:M=bk。 5.答案 (1)BD　(2)0.788　0.401　(3)偏大 解析 (1)研究小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中,小車(chē)的質(zhì)量與鉤碼的質(zhì)量大小,及小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力,對(duì)于實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響;細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行,且先接通電源再釋放小車(chē),故BD正確,AC錯(cuò)誤。 (2)每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出,故兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)

18、=5×0.02=0.1s;根據(jù)逐差法可知,物體的加速度為:a=(s3+s4)-(s2+s1)4T2=(5.97+5.19)×10-2-(4.42+3.59)×10-24×(0.1)2=0.788m/s2。B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AC間的平均速度:vB=xAC2T=(3.59+4.42)×10-22×0.1m/s=0.401m/s。 (3)如果在某次實(shí)驗(yàn)中,交變電流的頻率為49Hz,f<50Hz,那么實(shí)際打點(diǎn)周期變大,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式Δx=aT2得,測(cè)量的加速度值與真實(shí)的加速度值相比是偏大。 6.答案 (1)F1　0.05　(2)-0.955　(3)C 解析 (1)因繩子只能提供拉力,故A傳感器對(duì)

19、應(yīng)的是表中力F1,對(duì)節(jié)點(diǎn)O受力分析有F1sin30°=mg,解得m=0.05kg; (2)對(duì)于O點(diǎn),受力平衡,O點(diǎn)受到F1、F2和鉤碼向下的拉力,根據(jù)幾何關(guān)系可知, F2=F1cos30°=1.103×32=0.955N, 因?yàn)锽受到的是壓力,所以F2空缺處數(shù)據(jù)應(yīng)為-0.955N。 (3)實(shí)驗(yàn)中,讓A傳感器沿圓心為O的圓弧形軌道移動(dòng)的主要目的是:保持輕桿右端O的位置不變,從而保證OB水平,故選C。 7.答案(1)移去　(2)ABD　(3)d2-2d19T2 解析(1)平衡摩擦力時(shí),移去鉤碼,長(zhǎng)木板右端用墊塊抬高,調(diào)至適當(dāng)高度,接通電源,輕推小車(chē),使紙帶上打出的點(diǎn)間距相等。 (2)當(dāng)鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí),可以認(rèn)為小車(chē)所受的合力等于鉤碼的重力,故A正確。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)將砝碼放入小車(chē),使得鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量,故B正確;小車(chē)內(nèi)放入砝碼后,不需要重新平衡摩擦力,故C錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)探究加速度與力的關(guān)系,需保持小車(chē)的總質(zhì)量不變,所以不需要測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量,故D正確。故選:ABD。 (3)根據(jù)d2-d1-d1=a(3T)2得,加速度a=d2-2d19T2。 10