高考物理二轮复习 第1部分 专题突破篇 限时集训11 力学实验

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。专题限时集训(十一)力学实验(建议用时：40分钟)1.(8分)(2016成都模拟)(1)图32甲是用游标卡尺测量某金属圆筒外径时的示数，可读出该圆筒外径为_cm.(2)图乙是用螺旋测微器测量某金属棒直径时的示数，可读出该金属棒直径为_mm.甲乙图32【解析】(1)游标卡尺主尺读数为24 mm,50分度游标卡尺的精确度为0.02 mm，游标卡尺第49条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为0.98 mm，所以该圆筒外径测量值为24.98 mm2.498 cm.(2)螺旋测微器固定刻度部分读数为2.5 mm，可动刻度部分最小分度值为0.01 mm，可动刻度部分读数为32.60.01 mm0.326 mm，因此金属棒的直径测量值为2.826 mm.【答案】(1)2.498(2)2.826(2.8252.828均对)2(8分)(2016海南高考)某同学利用图33(a)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz.纸带穿过打点计时器连接在物块上启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动打点计时器打出的纸带如图(b)所示(图中相邻两点间有4个点未画出)(a)(b)图33根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动回答下列问题：(1)在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为_m/s.在打出D点时，物块的速度大小为_m/s；(保留两位有效数字)(2)物块的加速度大小为_m/s.(保留两位有效数字)【解析】(1)根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，所以：vB m/s0.56 m/svD m/s0.96 m/s.(2)根据题意，该同学认为物块的运动为匀加速运动，则根据速度公式：vDvBa2T，代入数据整理可以得到：a2.0 m/s2.【答案】(1)0.560.96(2)2.03(8分)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则图34(1)如图34(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶_时电子秤的示数F.(2)如图(b)，将三根细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、_和电子秤的示数F1.(3)如图(c)，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使_和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示，若_，则平行四边形定则得到验证【解析】(1)要测量装满水的水壶的重力，则记下水壶静止时电子秤的示数F.(2)要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数F1.(3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O点位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示，若F和F在误差范围内重合，则平行四边形定则得到验证【答案】(1)静止(2)三根细线的方向(3)结点O的位置(4)F和F在误差范围内重合4(8分)(2013江苏高考T11)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图35所示倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落这样，就可测出多个小球下落的总时间图35(1)在实验中，下列做法正确的有_A电路中的电源只能选用交流电源B实验前应将M调整到电磁铁的正下方C用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度D手动敲击M的同时按下秒表开始计时(2)实验测得小球下落的高度H1.980 m,10个小球下落的总时间T6.5 s可求出重力加速度g_m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间t磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差t，这导致实验误差为此，他分别取高度H1和H2，测量n个小球下落的总时间T1和T2.他是否可以利用这两组数据消除t对实验结果的影响？请推导说明【解析】根据自由落体运动的规律hgt2解决问题(1)若电源选用直流电源，电磁铁可正常工作，选项A错误；实验时小球要撞击M断开电源，因此M应在电磁铁的正下方，选项B正确；小球下落的高度为电磁铁下端到M的竖直距离与小球直径的差，选项C错误；根据Hgt2，t可利用累积法，即从手动敲击M的同时开始计时，测量出落下n个小球的时间T，则一个小球下落时间t，选项D正确(2)根据Hgt2和t，解得g m/s29.4 m/s2.(3)要减小实验误差，可以适当增大小球下落的高度，并多次测量取平均值(4)根据题意，小球从H1、H2高处落下需要的时间t1t和t2t，根据Hgt2得H1g(t)2和H2g(t)2解得g，因此可以消除t的影响【答案】(1)BD(2)9.4(3)增加小球下落的高度；多次重复实验，结果取平均值(其他答案只要合理也可)(4)可以消除t对实验结果的影响，推导过程见解析5(12分)(2016烟台二模)如图36甲所示，通过实验测量正方体铁块与长木板间的动摩擦因数在水平桌面上放一块长木板，适当垫高木板的一端，让铁块从木板的顶端a由静止滑到底端b，铁块与b处的垂直长木板的光滑弹性挡板相碰后被反弹到c时速度变为零现用刻度尺量出长木板的长度L，a、c间的距离x.甲乙图36(1)要完成实验还需要用刻度尺测量出_，根据测出的数据，若不考虑铁块的宽度和空气阻力的影响，则铁块与长木板间的动摩擦因数可表示为_(用测得的量的符号表示)(2)为了提高实验的精度，需考虑铁块的宽度，图乙是进一步实验时用游标卡尺测量铁块宽度的示意图，由图可知铁块的宽度为_cm.(3)以下能引起实验误差的是_(填选项序号)A铁块的质量B当地的重力加速度C铁块与挡板碰撞时有能量损失D测量长度时的读数误差【解析】(1)根据动能定理，选取从静止到停止的过程，则有：mg(2Lx)mgx解得：可知要求，则需要知道h，即铁块开始运动时到桌面的高度(2)游标卡尺的固定刻度读数为31 mm3.1 cm，游标读数为0.058 mm0.40 mm0.040 cm，所以最终读数为3.1 cm0.040 cm3.140 cm.(3)实验中误差产生的原因有：铁块与挡板碰撞时有能量损失，及测量长度时的读数误差；而铁块的质量与当地的重力加速度可在等式两边约去，故选C、D.【答案】(1)铁块开始运动时离桌面的高度h(2)3.140(3)CD6(12分)如图37甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置，在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象【导学号：25702055】甲乙丙图37(1)实验前，接通电源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，若图乙中的t1t2，说明气垫导轨_端偏高(选填“左”或“右”)(2)用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d_mm.(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置静止释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若t1、t2和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出_和_(写出物理量的名称及符号)(4)若上述物理量间满足关系式 _，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒【解析】(1)滑块做加速运动，说明气垫导轨右端偏高(2)由图可得d2.25 mm.(3)若要验证系统机械能守恒还需测出两光电门间距离L和滑块总质量M.(4)若钩码重力势能的减少量在数值上等于钩码和滑块动能的增加量，则系统机械能守恒【答案】(1)右(2)2.25(3)滑块总质量M两光电传感器A、B间距离L(4)mgL(Mm)2(Mm)27(12分)(2016潍坊一模)用如图38所示的装置探究加速度与力和质量的关系，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定图38(1)实验时，一定要进行的下列操作是_a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，同时记录弹簧测力计的示数b改变砂和砂桶质量，打出几条纸带c用天平测出砂和砂桶的质量d为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量(2)以弹簧测力计的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的aF图象可能正确的是_(3)若得出的aF图象的斜率为k，则小车的质量为_【解析】(1)本实验需要测定小车受到的拉力，由题目条件可以判断小车做匀加速运动，弹簧测力计的读数为一定值，小车所受拉力应为弹簧测力计读数的两倍，所以只需记录弹簧测力计的示数，不需要测定砂和砂桶的质量为了减小实验误差，应将小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，且改变砂和砂桶质量，打出几条纸带故一定要进行的操作为a、b.(2)由牛顿第二定律得：2FFfMa，a.由此可以判断画出的aF图象可能正确的是A图(3)由a可知，图线的斜率k，所以小车的质量为M.【答案】(1)ab(2)A (3)8(12分)电动自行车因为绿色环保大行其道，在最近召开的人大会议上，代表们针对电动自行车的诸多问题再次提出了立法议案，其中一个问题就是车速问题某学校物理探究小组设计了一个实验来探究电动自行车的最大速度及受到地面的平均阻力大小实验的主要步骤是：找一段平直的路面，并在路面上画一道起点线；骑上电动车用最大的速度驶过起点线时，从车把手处自由释放一团很容易辨别的橡皮泥；车驶过起点线后就不再通电，让车依靠惯性沿直线继续前进；待车停下，记录电动车停下时的终点位置；用卷尺量出起点线到橡皮泥落地点间的水平距离x、起点线到终点的距离L及车把手处离地高度h.(空气阻力忽略不计)(1)电动车经过起点线时的速度v_；(用已知的物理量和所测量得到的物理量表示)(2)为了测出电动车受到的平均阻力大小，还需测量的物理量是_，电动车受到的平均阻力大小Ff _；(用已知的物理量和所测量得到的物理量表示)(3)第二个问题是车道问题电动车国家新标准，从2010年1月1日起实施标准将“40公斤以上、时速20公里以上的电动自行车，称为轻便电动摩托车或电动摩托车，划入机动车范畴”一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：规格后轮驱动直流永磁毂电机车型26电动自行车整车质量40 kg最大载重120 kg额定输出功率120 W额定电压40 V额定电流3.5 A质量为M60 kg的人骑此电动车沿平直公路行驶，所受阻力Ff恒为车和人总重的k0.02倍，g取10 m/s2，仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，人驾驶电动车的最大速度为_，若行驶在非机动车道上是否合法？_.【解析】(1)由xvt，hgt2可得电动