（江蘇專版）2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 第一講 力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課前自測(cè)診斷卷（含解析）.doc

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力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 考點(diǎn)一 基本儀器的使用和讀數(shù) 1.[考查游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)] 如圖1是用游標(biāo)卡尺測(cè)量時(shí)的刻度圖，為20分度游標(biāo)尺，讀數(shù)為：__________cm。圖2中螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為：________mm。 解析：20分度的游標(biāo)卡尺，精確度是0.05 mm，游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為13 mm，游標(biāo)尺上第15個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)尺讀數(shù)為150.05 mm＝0.75 mm，所以最終讀數(shù)為： 13 mm＋0.75 mm＝13.75 mm＝1.375 cm。 螺旋測(cè)微器的固定刻度為0.5 mm， 可動(dòng)刻度為20.00.01 mm＝0.200 mm， 所以最終讀數(shù)為0.5 mm＋0.200 mm＝0.700 mm。 答案：1.375　0.700 2．[考查游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的使用和讀數(shù)] (1)某實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量一根金屬絲的直徑(約0.5 mm)，為了得到盡可能精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，應(yīng)從實(shí)驗(yàn)室提供的米尺、螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺(游標(biāo)尺上有10個(gè)等分刻度)中，選擇______________進(jìn)行測(cè)量。 (2)用游標(biāo)卡尺(游標(biāo)尺上有50個(gè)等分刻度)測(cè)定某工件的寬度時(shí)，示數(shù)如圖所示，此工件的寬度為_(kāi)_______mm。 解析：(1)金屬絲的直徑約0.5 mm，而游標(biāo)卡尺精確度才0.1 mm，螺旋測(cè)微器精確度可達(dá)0.01 mm，故應(yīng)選擇螺旋測(cè)微器進(jìn)行測(cè)量。 (2)由于50分度的游標(biāo)卡尺精確度為0.02 mm，主尺上讀數(shù)為23 mm，游標(biāo)尺上第11格與主尺刻度對(duì)齊，故游標(biāo)尺的讀數(shù)為0.22 mm，所以工件寬度為23.22 mm。 答案：(1)螺旋測(cè)微器　(2)23.22 考點(diǎn)二 “力和運(yùn)動(dòng)”類實(shí)驗(yàn) 3.[考查研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)] 某同學(xué)利用如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，必需的措施是________。 A．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行 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．平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力 (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＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 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)果均保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，為順利完成實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)效果，細(xì)線與長(zhǎng)木板要平行，否則小車(chē)受力會(huì)發(fā)生變化，選項(xiàng)A正確；為打的點(diǎn)盡量多些，需先接通電源，再釋放小車(chē)，選項(xiàng)B正確；本題中只要保證小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)即可，無(wú)須保證小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；同理，小車(chē)與長(zhǎng)木板間可以有不變的摩擦力，無(wú)須平衡摩擦力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故必需的措施是A、B選項(xiàng)。 (2)由s4－s1＝3a1T2、s5－s2＝3a2T2、s6－s3＝3a3T2 知加速度a＝＝＝0.80 m/s2 打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB＝＝0.40 m/s。 答案：(1)AB　(2)0.80　0.40 4．[考查驗(yàn)證力的平行四邊形定則] (2018天津高考)某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)，橡皮條(帶兩個(gè)較長(zhǎng)的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個(gè))。 (1)具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的有________。 A．橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上 B．重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同 C．使用測(cè)力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測(cè)力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測(cè)力計(jì)刻度 D．用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一個(gè)測(cè)力計(jì)的拉力 (2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示。其中對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________。 解析：(1)兩細(xì)繩套拉力的合力不一定沿兩細(xì)繩套夾角的角平分線，故A錯(cuò)誤。同一次實(shí)驗(yàn)，用一個(gè)細(xì)繩套拉橡皮條和用兩個(gè)細(xì)繩套拉橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置應(yīng)相同，不同次實(shí)驗(yàn)結(jié)點(diǎn)O的位置可以不同，故B正確。為減小彈簧測(cè)力計(jì)摩擦和誤差，施力方向應(yīng)沿測(cè)力計(jì)軸線，讀數(shù)時(shí)視線正對(duì)測(cè)力計(jì)刻度，故C正確。合力可以比分力大，也可以比分力小，故D錯(cuò)誤。 (2)為了提高實(shí)驗(yàn)精度，測(cè)力計(jì)讀數(shù)應(yīng)適當(dāng)大一些，標(biāo)度應(yīng)適當(dāng)小一些，兩分力夾角適當(dāng)大一些，標(biāo)注細(xì)線方向的兩點(diǎn)離結(jié)點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)一些。故選B。 答案：(1)BC　(2)B 5.[考查探究加速度與力、物體質(zhì)量的關(guān)系] 某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探究“加速度與力、物體質(zhì)量的關(guān)系”，圖中裝有砝碼的小車(chē)放在長(zhǎng)木板上，左端拴有一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩，跨過(guò)固定在木板邊緣的滑輪與一砝碼盤(pán)相連。在砝碼盤(pán)的牽引下，小車(chē)在長(zhǎng)木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，圖乙是該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點(diǎn)，該同學(xué)測(cè)得相鄰點(diǎn)之間的距離分別是s1、s2、s3、s4、s5、s6，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的周期為T(mén)。小車(chē)及車(chē)中砝碼的總質(zhì)量為M，砝碼盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。 (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度表達(dá)式為a＝______________。 (2)該同學(xué)先探究合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下說(shuō)法正確的是________。 A．平衡摩擦力時(shí)，要把裝有砝碼的砝碼盤(pán)用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，把木板不帶滑輪的一端緩慢抬起，反復(fù)調(diào)節(jié)直到紙帶上打出的點(diǎn)跡均勻?yàn)橹? B．由于小車(chē)受到的摩擦力與自身重力有關(guān)，所以每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，都要重新平衡摩擦力 C．用天平測(cè)出M和m后，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可以直接用公式a＝求出 D．在改變小車(chē)質(zhì)量M時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)M的值越大，實(shí)驗(yàn)的誤差就越小 (3)該同學(xué)接下來(lái)探究在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力的關(guān)系。他平衡摩擦力后，每次都將小車(chē)中的砝碼取出一個(gè)放在砝碼盤(pán)中，用天平測(cè)得砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量m，并通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出加速度。得到多組數(shù)據(jù)后，繪出如圖丙所示的aF圖像，發(fā)現(xiàn)圖像是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線。圖像中直線的斜率表示______(用本實(shí)驗(yàn)中可測(cè)量的量表示)。 (4)該同學(xué)在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中采用的物理學(xué)思想方法為_(kāi)_______。 A．理想化模型法　　　　　 B．控制變量法 C．極限法 D．比值法 解析：(1)為了減小偶然誤差，采用逐差法處理數(shù)據(jù)，有： s6－s3＝3a1T2，s5－s2＝3a2T2，s4－s1＝3a3T2， 為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值得：a＝(a1＋a2＋a3) 解得：a＝。 (2)在該實(shí)驗(yàn)中，我們認(rèn)為細(xì)繩的拉力就等于小車(chē)所受的合外力，故在平衡摩擦力時(shí)，細(xì)繩的另一端不能懸掛裝砝碼的砝碼盤(pán)，故A錯(cuò)誤。由于平衡摩擦力之后有Mgsin θ＝μMgcos θ，故tan θ＝μ。所以無(wú)論小車(chē)的質(zhì)量是否改變，小車(chē)所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車(chē)的重力沿斜面的分力，改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)不需要重新平衡摩擦力，故B錯(cuò)誤。小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度應(yīng)通過(guò)紙帶求出，不能通過(guò)a＝求出，故C錯(cuò)誤。本實(shí)驗(yàn)中，只有滿足砝碼盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)及車(chē)中砝碼的總質(zhì)量M時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)繩拉力等于砝碼盤(pán)和砝碼的重力，所以在改變小車(chē)質(zhì)量M時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)M的值越大，實(shí)驗(yàn)的誤差就越小，故D正確。 (3)對(duì)砝碼盤(pán)和砝碼：mg－F＝ma① 對(duì)小車(chē)：F＝Ma② 聯(lián)立①②得：mg＝(M＋m)a 認(rèn)為合力F＝mg 所以F＝(M＋m)a 即a＝F，aF圖像是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，直線的斜率表示。 (4)該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，先控制砝碼盤(pán)和砝碼的總重力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，再控制小車(chē)和砝碼盤(pán)及砝碼的質(zhì)量M＋m不變，研究加速度與力的關(guān)系，故選B。 答案：(1)　(2)D　(3)　(4)B 考點(diǎn)三 “能量和動(dòng)量”類實(shí)驗(yàn) 6.[探究功與速度變化的關(guān)系] 做“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，有如圖所示的甲、乙兩套實(shí)驗(yàn)裝置。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)兩套實(shí)驗(yàn)裝置都必須滿足的操作是________。 A．都需要平衡摩擦力 B．甲圖中橡皮筋的規(guī)格可以不同，乙圖中小車(chē)的質(zhì)量要遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 C．在接通電源的同時(shí)釋放了小車(chē) D．所用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都必須使用交流電源 E．除圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外，都還需要刻度尺和天平 (2)用甲圖實(shí)驗(yàn)裝置打的紙帶如圖丙所示，其中AG段小車(chē)做加速運(yùn)動(dòng)，GK段小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，那么應(yīng)該用________(填“AG”或“GK”)段來(lái)計(jì)算小車(chē)的速度。 (3)用乙圖實(shí)驗(yàn)裝置打出的紙帶如圖丁所示。某同學(xué)想利用BE段驗(yàn)證動(dòng)能定理，測(cè)出紙帶上AC間的距離s1，DF間的距離s2，BE間的距離s3。該同學(xué)用天平分別測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為f，從打B點(diǎn)到打E點(diǎn)的過(guò)程中，合力對(duì)小車(chē)做的功是________，小車(chē)動(dòng)能的增量是________。(用題中的物理量符號(hào)表示) 解析：(1)要確定合外力做功，所以兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都需要平衡摩擦力，故A正確；甲圖中橡皮筋的規(guī)格要相同，才能保證每條橡皮筋的拉力做功都相等；乙圖中小車(chē)的質(zhì)量要遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，鉤碼的重力近似等于小車(chē)受到的拉力，B錯(cuò)誤；要先接通電源后釋放小車(chē)，故C錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的是交流電，所以一定要接到交流電源上，故D正確；甲、乙兩套裝置都需要刻度尺，但甲裝置不需要天平，故E錯(cuò)誤。 (2)小車(chē)脫離橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)拉力做功全部轉(zhuǎn)化為小車(chē)的動(dòng)能，所以應(yīng)該選用GK段來(lái)測(cè)小車(chē)的速度。 (3)小車(chē)受到的合力即為鉤碼的重力，所以合外力做的功為mgs3 ， 根據(jù)中點(diǎn)時(shí)刻的速度等于平均速度，所以B點(diǎn)的速度為：vB＝，vE＝， 則小車(chē)動(dòng)能的增加量為ΔEk＝MvE2－MvB2＝。 答案：(1)AD　(2)GK　(3)mgs3　 7．[考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律] 用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開(kāi)始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打下的點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。已知m1＝50 g，m2＝150 g，則(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，實(shí)驗(yàn)用交流電周期為0.02 s) (1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5＝________m/s； (2)在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)0～5的過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量ΔEk＝________J，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，g取10 m/s2，則系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝________J； (3)在本實(shí)驗(yàn)中，若某同學(xué)作出了v2h圖像，如圖丙所示，h為從起點(diǎn)量起的長(zhǎng)度，則據(jù)此得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝____________m/s2。 解析：(1)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論有： v5＝＝ m/s＝2.4 m/s。 (2)系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為： ΔEk＝Ek5－0＝(m1＋m2)v52＝(0.05＋0.15)2.42 J＝ 0.58 J， 系統(tǒng)重力勢(shì)能減小量為：ΔEp＝(m2－m1)gh＝0.110(0.384＋0.216)J＝0.60 J， 在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 (3)由機(jī)械能守恒定律得ΔEk＝Ek5－0＝(m1＋m2)v2＝ΔEp＝(m2－m1)gh， 由于(m1＋m2)＝2(m2－m1)， 所以得到：v2＝h， 所以v2h圖像的斜率k＝，解得g＝9.7 m/s2。 答案：(1)2.4　(2)0.58　0.60　(3)9.7 8．[考查驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律] 如圖甲所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)： (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d如圖乙所示，則d＝________ mm。 (2)質(zhì)量為m2的滑塊2靜止放在水平氣墊導(dǎo)軌上光電門(mén)②的右側(cè)，質(zhì)量為m1的滑塊1從光電門(mén)①的右側(cè)向左運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)光電門(mén)①與滑塊2發(fā)生碰撞，隨后兩個(gè)滑塊分離并依次穿過(guò)光電門(mén)②，滑塊2與導(dǎo)軌左端相碰并被粘接條粘住，待滑塊1穿過(guò)光電門(mén)②后用手將它停住，兩個(gè)滑塊上固定的遮光條寬度相同，數(shù)字計(jì)時(shí)器分別記錄下滑塊1通過(guò)光電門(mén)①的時(shí)間Δt、滑塊2和滑塊1依次通過(guò)光電門(mén)②的時(shí)間Δt2和Δt1。本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)滑塊的質(zhì)量大小關(guān)系應(yīng)為_(kāi)_______。若等式________________成立，則證明兩滑塊碰撞過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒(用題中的所給的字母表示)。 解析：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度 d＝1.3 cm＋0.05 mm16＝13.80 mm。 (2)滑塊1穿過(guò)光電門(mén)1的速度：v＝；滑塊1穿過(guò)光電門(mén)2的速度：v1＝；滑塊2穿過(guò)光電門(mén)2的速度：v2＝；若動(dòng)量守恒，則m1＝m1＋m2，即＝＋；為防止碰后m1反彈，則兩滑塊的質(zhì)量關(guān)系是m1>m2。 答案：(1)13.80　(2)m1＞m2　＝＋