2019-2020年高考物理高考題和高考模擬題分項版匯編專題12力學(xué)實驗含解析.doc

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2019-2020年高考物理高考題和高考模擬題分項版匯編專題12力學(xué)實驗含解析 1．【xx新課標(biāo)Ⅰ卷】（5分）某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。（已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴） （1）由圖（b）可知，小車在桌面上是____________（填“從右向左”或“從左向右”）運(yùn)動的。 （2）該小組同學(xué)根據(jù)圖（b）的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動。小車運(yùn)動到圖（b）中A點(diǎn)位置時的速度大小為___________m/s，加速度大小為____________m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字） 【答案】（1）從右向左 （2）0.19 0.037 【解析】（1）小車在阻力的作用下，做減速運(yùn)動，由圖（b）知，從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小，所以小車在桌面上是從右向左運(yùn)動；（2）已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴，所以相鄰兩水滴間的時間間隔為：，所以A點(diǎn)位置的速度為：，根據(jù)逐差法可求加速度：，解得a=0.037 m/s2。 【考點(diǎn)定位】勻變速直線運(yùn)動的研究 【名師點(diǎn)睛】注意相鄰水滴間的時間間隔的計算，46滴水有45個間隔；速度加速度的計算，注意單位、有效數(shù)字的要求。 2．【xx新課標(biāo)Ⅲ卷】（6分）某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，將畫有坐標(biāo)軸（橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm）的紙貼在水平桌面上，如圖（a）所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)（位于圖示部分之外），另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時，橡皮筋處于原長。 （1）用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O，此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖（b）所示，F(xiàn)的大小為_______N。 （2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn)。此時觀察到兩個拉力分別沿圖（a）中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。 （i）用5 mm長度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點(diǎn)，在圖（a）中畫出力F1、F2的圖示，然后按平形四邊形定則畫出它們的合力F合； （ii）F合的大小為_______N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為________。 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則。 【答案】（1）4.0 （2）（i）如圖 （ii）4.0 0.05 【考點(diǎn)定位】驗證力的平行四邊形定則 【名師點(diǎn)睛】驗證力的平行四邊形定則中的作圖法要注意標(biāo)明：力的標(biāo)度、刻度、方向箭頭、大小和物理量名稱。 3．【xx新課標(biāo)Ⅱ卷】（6分）某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。 實驗步驟如下： ①如圖（a），將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間?t； ③用?s表示擋光片沿運(yùn)動方向的長度，如圖（b）所示，表示滑塊在擋光片遮住光線的?t時間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟②、③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出–?t圖，如圖（c）所示。 完成下列填空： （1）用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和?t的關(guān)系式為= 。 （2）由圖（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字） 【答案】（1） （2）52.1 16.3（15.8~16.8） 【考點(diǎn)定位】勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律 【名師點(diǎn)睛】此題主要考查學(xué)生對勻變速直線運(yùn)動的基本規(guī)律的運(yùn)用能力；解題時要搞清實驗的原理，能通過運(yùn)動公式找到圖象的函數(shù)關(guān)系，結(jié)合圖象的截距和斜率求解未知量。 4．【xx天津卷】如圖所示，打點(diǎn)計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機(jī)械能守恒定律。 ①對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是______________。 A．重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘 B．兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正 C．精確測量出重物的質(zhì)量 D．用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物 ②某實驗小組利用上述裝置將打點(diǎn)計時器接到50 Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示。紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計時器打出的計時點(diǎn)，其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個點(diǎn)。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點(diǎn)間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機(jī)械能守恒定律的選項有____________。 A．OA、AD和EG的長度 B．OC、BC和CD的長度 C．BD、CF和EG的長度 D．AC、BD和EG的長度 【答案】①AB ②BC 【考點(diǎn)定位】實驗——驗證機(jī)械能守恒定律 【名師點(diǎn)睛】本題的難點(diǎn)是對實驗原理的理解。 5．【xx北京卷】（18分）如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運(yùn)動，打點(diǎn)計時器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。 （1）打點(diǎn)計時器使用的電源是_______（選填選項前的字母）。 A．直流電源 B．交流電源 （2）實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是_______（選填選項前的字母）。 A．把長木板右端墊高 B．改變小車的質(zhì)量 在不掛重物且_______（選填選項前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 A．計時器不打點(diǎn) B．計時器打點(diǎn) （3）接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T。測得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3……，如圖2所示。 實驗中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，拉力對小車做的功W=_________，打B點(diǎn)時小車的速度v=_________。 （4）以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實驗數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2–W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為_________________。根據(jù)功與能的關(guān)系，動能的表達(dá)式中可能包含v2這個因子；分析實驗結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是_________。 （5）假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2–W關(guān)系的是________。 【答案】（1）B （2）A B （3）mgx2 （4）v2=kW，k=（4.5~5.0） kg–1 質(zhì)量 （5）A 【解析】（1）打點(diǎn)計時器均使用交流電源，選B。 （2）平衡摩擦和其他阻力，是通過墊高木板右端，構(gòu)成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它們平衡，選A；平衡摩擦力時需要讓打點(diǎn)計時器工作，紙帶跟打點(diǎn)計時器限位孔間會有摩擦力，且可以通過紙帶上打出的點(diǎn)跡判斷小車的運(yùn)動是否為勻速直線運(yùn)動，選B。 （3）小車拖動紙帶移動的距離等于重物下落的距離，又小車所受拉力約等于重物重力，因此W=mgx2；小車做勻變速直線運(yùn)動，因此打B點(diǎn)時小車的速度為打AC段的平均速度，則。 （4）由圖3可知，圖線斜率k≈4.7 kg–1，即v2=4.7 kg–1W；設(shè)小車質(zhì)量為M，根據(jù)動能定理有，變形得，即k=，因此與圖線斜率有關(guān)的物理量為質(zhì)量。 （5）若m不滿足遠(yuǎn)小于M，則由動能定理有，可得，v2與W仍然成正比關(guān)系，選A。 【考點(diǎn)定位】探究動能定理實驗 【名師點(diǎn)睛】實驗總存在一定的誤差，數(shù)據(jù)處理過程中，圖象讀數(shù)一樣存在誤差，因此所寫函數(shù)表達(dá)式的比例系數(shù)在一定范圍內(nèi)即可；第（5）問有一定的迷惑性，應(yīng)明確寫出函數(shù)關(guān)系，再進(jìn)行判斷。 6．【xx江蘇卷】（8分）利用如題10–1圖所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系．小車的質(zhì)量為M=200.0 g，鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g，打點(diǎn)計時器的電源為50 Hz的交流電． （1）掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到_____________________． （2）掛上鉤碼，按實驗要求打出的一條紙帶如題10–2圖所示．選擇某一點(diǎn)為O，依次每隔4個計時點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)．用刻度尺量出相鄰計數(shù)點(diǎn)間的距離，記錄在紙帶上．計算打出各計數(shù)點(diǎn)時小車的速度v，其中打出計數(shù)點(diǎn)“1”時小車的速度v1=______m/s． （3）將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g=9.80 m/s，利用W=mg算出拉力對小車做的功W．利用算出小車動能，并求出動能的變化量．計算結(jié)果見下表． 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在答題卡的方格紙上作出圖象． （4）實驗結(jié)果表明，總是略小于W．某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的．用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實際拉力F=__________N． 【答案】（1）小車做勻速運(yùn)動 （2）0.228 （3）如圖所示 （4）0.093 【解析】（1）小車能夠做勻速運(yùn)動，紙帶上打出間距均勻的點(diǎn)，則表明已平衡摩擦；（2）相臨計數(shù)點(diǎn)間時間間隔為T=0.1 s，；（3）描點(diǎn)畫圖，如圖所示。 ； （4）對整體，根據(jù)牛頓第二定律有：mg=（m+M）a，鉤碼：mg–FT=ma，聯(lián)立解得繩上的拉力：． 【考點(diǎn)定位】探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系 【名師點(diǎn)睛】本題中的計算，要當(dāng)心數(shù)據(jù)的單位、有效數(shù)字的要求．用整體法、隔離法，根據(jù)牛頓第二定律求繩上的拉力，題目比較常規(guī)，難度不大． 1．【xx河南省南陽、信陽等六市高三第二次聯(lián)考】某同學(xué)為了探究求合力的方法，先用一個彈簧秤通過細(xì)線懸吊一個鉤碼；當(dāng)鉤碼靜止時，彈簧秤的示數(shù)為2．00N;再用兩個彈簧秤a和b通過兩根細(xì)繩互成角度將該鉤碼懸吊其中b彈簧秤一端固定，a彈簧秤所拉細(xì)線如圖1所示水平向左，駕鉤碼靜止時，b彈簧秤的示數(shù)如圖2所示． （1）圖2中b彈簧秤的示數(shù)為________N;可求出a彈簧秤的拉力為_________N; （2）保持a彈簧秤及其所拉的細(xì)繩方向不變，將b及其所拉的細(xì)繩以O(shè)為軸沿逆時針方向在圖示平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中，b的示數(shù)_______．（選填‘‘變大”“變小”或“不變”） 【答案】 （1）2．50（2．49～2．51） （2）1．50（1．49～1．51） （3）變小 【解析】（1）依據(jù)儀器的讀數(shù)規(guī)則，由準(zhǔn)確數(shù)字和估計數(shù)字組成，則b彈簧秤的示數(shù)為2．50N；a彈簧秤的拉力為 （2） 根據(jù)三力平衡特點(diǎn)，利用圖解法可知b的示數(shù)變小，如圖： 2．【xx廣東省惠州市4月模擬】如圖（a）由小車、斜面及粗糙程度可以改變的水平長直木板構(gòu)成伽利略理想斜面實驗裝置。實驗時，在水平長直木板旁邊放上刻度尺，小車可以從斜面平穩(wěn)地滑行到水平長直平面。利用該裝置與器材，完成能體現(xiàn)如圖（b）“伽利略理想斜面實驗思想與方法”的實驗推論（設(shè)重力加速度為g） （1）請指出，實驗時必須控制的實驗條件_____________________________________。 （2）請表述，由實驗現(xiàn)象可以得出的實驗推論：__________________。 （3）圖（C）是每隔Δt時間曝光一次得到小車在粗糙水平面上運(yùn)動過程中的五張照片，測得小車之間的距離分別是S1、S2、S3、S4，由此可估算出小車與水平面的動摩擦因數(shù)=____________（需要用S1、S2、S3、S4、g、Δt字符表示）。 【答案】 （1）小車的垂直高度 （2）水平面越光滑，小車滑得越遠(yuǎn)，當(dāng)水平面完全光滑時，小車將滑向無窮遠(yuǎn) （3） 【解析】（1）根據(jù)伽利略“理想實驗”的內(nèi)容與原理可知，需要小車、球到達(dá)水平面時的速度是相同的，所以在實驗的過程中要求小車從同一個位置釋放，可知需要控制的條件為開始時小車的垂直高度；（2）根據(jù)實驗的情況，可以得出的結(jié)論為：水平面越光滑，小車滑得越遠(yuǎn)，當(dāng)水平面完全光滑時，小車將滑向無窮遠(yuǎn)；（3）小車在水平面內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動，結(jié)合勻變速直線運(yùn)動的推論，則：a=（S1+S2?S3?S4）/4△t2 根據(jù)牛頓第二定律可知：a=μmg/m=μg，所以水平面的動摩擦因數(shù)：μ=（S1+S2?S3?S4）/4g?△t2 【名師點(diǎn)睛】（1）根據(jù)伽利略“理想實驗”的內(nèi)容、方法、原理分析實驗的條件；（2）根據(jù)實驗的現(xiàn)象，以及斜面實驗的原理分析得出實驗的推論；（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論和牛頓第二定律分別求出加速度，然后得出動摩擦因數(shù)的表達(dá)式． 3．【xx四川省涼山州高三第三次診斷】某實驗小組采用如圖甲所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，打點(diǎn)計時器工作頻率為50 Hz。 （1）為了消除運(yùn)動過程中所受摩擦的影響，調(diào)整時應(yīng)將木板____（選填“左”或“右”）端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力。 （2）實驗中，某同學(xué)打出一段紙帶如圖乙所示，相鄰兩計時點(diǎn)距離依次為：AB=3．50cm、BC=3．80cm、CD=DE=EF=FG=GH=4．00cm，則勻速運(yùn)動的速度v=______m/s。 （3）根據(jù)多次測量的數(shù)據(jù)，畫出橡皮筋對小車做功W與小車勻速運(yùn)動速度v草圖如圖丙所示，根據(jù)圖線形狀猜想，W與v的關(guān)系可能為________。 A．W∝ B．W∝v-1 C．W∝v-2 D．W∝v2 【答案】 （1）左； （2） 2； （3）D； 4．【xx廣東省揭陽市高三二模】用如圖所示的實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2在高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)械能守恒定律。如圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），所用電源的頻率為50 Hz，計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知m1＝50 g、m2＝150 g，請計算：（當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?0 m/s2，計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字） （1）計數(shù)點(diǎn)5的瞬時速度v5= _________m/s； （2）在計數(shù)點(diǎn)0到5的過程中，系統(tǒng)動能的增量ΔEk＝____ J；系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp＝____ J。 【答案】（1）2．4 （2）0．58 （3）0．60 【解析】（1）根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可知打第5個點(diǎn)時的速度為：。 （2）物體的初速度為零，所以動能的增加量為： 重力勢能的減小量等于物體重力做功，故：△EP=W=mgh=0．60J。 5．【xx大連市高三二?！咳鐖D甲所示，在驗證動量守恒定律實驗時，小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運(yùn)動。然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)勻速運(yùn)動，在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計時器電源頻率為50Hz，長木板右端下面墊放小木片用以平衡摩擦力。 （1）若獲得紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點(diǎn)間距（已標(biāo)在圖上）。A為運(yùn)動起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選______段來計算A的碰前速度，應(yīng)選_______段來計算A和B碰后的共同速度（填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。 （2）已測得小車A的質(zhì)量，小車B的質(zhì)量為，由以上測量結(jié)果可得碰前系統(tǒng)總動量為________，碰后系統(tǒng)總動量為________。（結(jié)果保留四位有效數(shù)字） （3）實驗結(jié)論：________________________________________________________________。 【答案】 （1）BC DE （2）1．035 1．030 （3）在實驗誤差允許范圍內(nèi)，碰前和碰后的總動量相等，系統(tǒng)的動量守恒 【解析】（1）A與B碰后粘在一起，速度減小，相等時間內(nèi)的間隔減小，可知通過BC段來計算A的碰前速度，通過DE段計算A和B碰后的共同速度． （2）A碰前的速度： ，碰后共同速度：． 碰前總動量：P1=m1v1=0.33.450=1.035kgm/s 碰后的總動量：P2=（m1+m2）v2=0.52.060=1．030kgm/s 可知在誤差允許范圍內(nèi)，AB碰撞過程中，系統(tǒng)動量守恒． 6．【xx鄭州市第三次質(zhì)量預(yù)測】實驗小組的同學(xué)利用彈簧測力計在水平放置的方木板上做“驗證共點(diǎn)力的合成規(guī)律的實驗”。 （1）同學(xué)們用坐標(biāo)紙記下某次橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O以及兩彈簧測力計施加的拉力的大小和方向，如圖所示。圖中每個正方形小格邊長均表示1．0N，利用作圖法可知F1與F2的合力大小為______N。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （2）實驗時，第一次用兩個彈簧測力計、第二次用氣一個彈簧測力計將橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置，其目的是為了________。 （3）不改變測力計1的示數(shù)F1的大小，逐漸減小兩個彈簧測力之間的夾角。為使結(jié)點(diǎn)O位置保待不變，則另一測力計2的示數(shù)將__________ （填“增大”、“減小”或“不變）。 【答案】（1）6．5N （2）使力的作用效果相同 （3）減小 【解析】 （1）以表示兩力的線段作為鄰邊作平行四邊形，平行四邊形的對角線是兩力的合力，合力如圖所示，圖中每個正方形小格邊長均代表1．0N，F(xiàn)1與F2的合力大小：F≈6．5N； （2）使合力與兩個分力同時作用時的作用效果相同。 （3）結(jié)點(diǎn)O位置保待不變，合力不變，不改變測力計1的示數(shù)F1的大小，逐漸減小兩個彈簧測力之間的夾角，如下圖所示，以O(shè)點(diǎn)為圓心，F(xiàn)1為半徑的圓弧上各點(diǎn)到F頂點(diǎn)的距離逐漸減小，測力計2的示數(shù)將減小。