2021年高考物理三轮冲刺《力学试验》练习一（含答案详解）

1、2021年高考物理三轮冲刺力学试验练习一某实验小组在探究加速度与物体受力的关系实验中,设计出如下的实验方案,其实验装置如图甲所示。已知小车质量m1=214.6 g,砝码盘质量m0=7.8 g,所使用的打点计时器交流电源频率f=50 Hz。其实验步骤是:甲A.按图中所示安装好实验装置;B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下做匀速直线运动;C.取下细绳和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质量m;D.将小车置于打点计时器旁,先接通电源,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求得小车的加速度a;E.重新挂上细绳和砝码盘,改变砝码盘中砝码的质量,重复BD步骤,求得小车在不同合外力F作用下的加速度。回答

2、下列问题:(1)按上述方案做实验,是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量?(选填“是”或“否”)。(2)实验中打出的其中一条纸带如图乙所示,由该纸带可求得小车的加速度a= m/s2。乙(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中,如下表,他根据表中的数据画出a-F图像(如图丙)。造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是。从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是,其大小为。丙英国物理学家胡克发现：金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长量与所受拉力成正比，这就是著名的胡克定律，这一发现为后人对材料耐拉力性质的研究奠定了基础。现有一根用新材料制成的金属杆，长为4 m，横截面积为0.8 cm2，设计

3、要求它受到拉力后伸长不超过原长的，研究它能承受的最大拉力大小。由于这一拉力很大，金属杆又较长，直接测试有困难，因此，选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如表格所示：(1)测试结果表明金属杆受拉力作用后其伸长量与材料的长度成_比，与材料的截面积成_比(均选填“正”或“反”)。(2)上述金属杆所能承受的最大拉力为_N。某同学利用如图甲所示的实验装置运用牛顿第二定律测量滑块的质量M.其主要步骤为：(1)调整长木板倾角，当钩码的质量为m0时滑块沿木板恰好向下做匀速运动(2)保持木板倾角不变，撤去钩码m0，将滑块移近打点计时器，然后释放滑块，滑块沿木板向下做匀加速直线运动，并打出点迹清晰的纸带

4、如图乙所示(已知打点计时器每隔0.02s打下一个点)请回答下列问题：(、两问均保留3位有效数字)打点计时器在打下B点时滑块的速度vB=_m/s；滑块做匀加速直线运动的加速度a=_m/s2；滑块质量M=_(用字母a、m0、当地重力加速度g表示)现要测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图甲所示表面粗糙的木板一端固定在水平桌面上，另一端抬起一定高度构成斜面；木板上有一滑块，其后端与穿过打点计时器的纸带相连；打点计时器固定在木板上，连接频率为50 Hz的交流电源接通电源后，从静止释放滑块，滑块带动纸带打出一系列的点迹(1)图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是实验

5、中选取的计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，2、3和5、6计数点间的距离如图所示，由图中数据求出滑块的加速度a=_m/s2(结果保留三位有效数字)(2)已知木板的长度为L，为了求出滑块与木板间的动摩擦因数，还应测量的物理量是_A滑块到达斜面底端的速度vB滑块的质量mC滑块的运动时间tD斜面高度h和底边长度x(3)设重力加速度为g，滑块与木板间的动摩擦因数的表达式=_(用所需测物理量的字母表示) (1)某位同学用图1所示实验装置做验证牛顿第二定律实验，实验前必须进行的操作步骤是_ (2)正确操作后通过测量，作出aF图线，如图2中的实线所示，则图线上部弯曲的原因是_.(3)打点计时器

6、使用的交流电频率f=50 Hz，如图3是某同学在正确操作下获得的一条纸带，其中A、B、C、D、E每相邻两点之间还有4个点没有标出，写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a=_；根据纸带所提供的数据，计算可得小车的加速度大小为_m/s2(结果保留两位有效数字)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(1)(多选)在实

7、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H=1.980 m，10个小球下落的总时间T=6.5 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

8、结果的影响？请推导说明某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时物体的加速度与质量之间的关系(1)做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d.则滑块经过光电门1时的速度表达式v1=_；滑块加速度的表达式a=_(以上表达式均用已知字母表示)如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为_ mm.(2)为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲)关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操

9、作方法是_(填选项字母)AM增大时，h增大，以保持二者乘积增大BM增大时，h减小，以保持二者乘积不变CM减小时，h增大，以保持二者乘积不变DM减小时，h减小，以保持二者乘积减小某同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验如图甲所示是该实验的装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放(1)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为_(2)若用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，则d=_ cm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t，就可以计算出小车

10、经过光电门时的速度v.(3)测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间t，并算出相应的小车经过光电门时的速度v，通过描点作出v2m线性图象(如图丙所示)，从图线得到的结论是：在小车质量一定时，_.如果小车的质量M=5 kg，图象的斜率k=1 m2s2kg1，则A、B间的距离s=_ m(g取10 m/s2)(4)另一实验小组设计了如图(a)所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条aF图线，如图(b)所示滑块和位移传感器发射部分的总质量m=_kg；滑块和轨道间的动摩擦因数=_.(重力加速

11、度g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)参考答案答案为：(1)否；(2)0.88；(3)在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力(只要涉及“未考虑砝码质量的因素”就算正确)砝码盘的重力，0.08 N；解析：(1)小车加速运动时所受的合外力即为砝码和砝码盘的总重力,而实验中的研究对象是小车,因此,实验中不必使砝码及砝码盘的质量远小于小车的质量。(2)a=8.64+7.75-6.87-6.0040.1210-2m/s2=0.88m/s2(3)实验中本应有(m0+m)g=m1a,由于实验中未计入砝码盘的质量m0,测得的图像与真实图像相比沿F轴左移m0g,图像将不过原点。由图像及上述分析可

12、知,m0g=0.08N。答案为：(1)正,反;(2)10 000;解析：(1)由题表中的数据可得：当金属杆的截面积S、拉力F不变时，金属杆伸长量x与长度L成正比，即xL；当金属杆的截面积S、长度L不变时，金属杆伸长量x与拉力F成正比，即xF；当金属杆的长度L、拉力F不变时，金属杆伸长量x与截面积S成反比，即x，综上所述，有x。(2)由(1)所得x，设比例系数为k，则所求的金属杆伸长量x满足的关系是x=k，取L=1 m，S=0.05 cm2=5106 m2，F=250 N，x=0.04 cm=4104 m，解得k=81012 m2/N，所以x=81012(m)。题述金属杆长度L=4 m，截面积S

13、=0.8 cm2=8105 m2，最大伸长量x= m=4103 m，代入导出的关系式中，解得F=10 000 N，金属杆能承受的最大拉力是10 000 N。答案：1.38；3.88；解析：根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小vB=m/s=1.38m/s；根据匀变速直线运动的推论公式x=at2可以知，加速度的大小：a=102m/s2=3.88m/s2；滑块做匀速运动时受力平衡，由平衡条件得：m0g=Mgsin f，撤去m0时的滑块的匀加速直线运动时，受到的合外力：F合=Mgsin f，由牛顿第二定律得：F合=Ma，解得：M=.答案为:

14、(1)2.51;(2)D;(3);解析：(1)根据逐差法a= m/s2=2.51 m/s2.(2)设斜面倾角为，根据mgsinmgcos=ma，要想求出的正弦和余弦，需要知道斜面的高度h和底边长度x，选项D正确(3)根据mgmg=ma，解得=.答案为：(1)平衡摩擦力；(2)没有满足小车质量远大于砂和砂桶的总质量；(3)f20.60；解析：(1)小车质量M一定时，其加速度a与合力F成正比，而小车与木板之间若存在摩擦力，就不能用绳子的拉力代替合力，所以在做实验前必须要先平衡摩擦力(2)随着合力F的增大，砂和砂桶的总质量越来越大，最后出现了不满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量的情况，因此aF图线出

15、现了上部弯曲的现象(3)由题意可知，两计数点之间的时间间隔为T=5=0.1 s，由逐差法可得a=f2，代入数据解得a=0.60 m/s2.答案为：(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)见解析解析：(1)电磁铁可以使用交流电或直流电小型电磁铁一般使用直流电，A项错误；为保证小球下落能把触头断开，M应调整到电磁铁的正下方，B项正确；电磁铁下端到M的竖直距离，再减去一个小球的直径，即为小球下落的高度，C项错误；手动敲击M的同时按下秒表开始计时，D项正确(2)根据H=gt2，则有g= m/s29.4 m/s2.(3)增加小球下落的

16、高度；多次重复实验，结果取平均值(4)由H1=g和H2=g，可得g=，因此可以消去t的影响 答案为：(1)8.15；(2)BC解析：(1)滑块经过光电门1时的速度表达式v1=，经过光电门2时的速度v2=，a=，游标卡尺的读数由主尺和游标尺两部分组成，读数为8.15 mm.(2)气垫导轨上滑块沿导轨下滑，重力沿导轨方向的分力Mgsin等于合力，而Mgsin=，为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h，M增大时，h减小，以保持二者乘积不变；M减小时，h增大，以保持二者乘积不变选项B、C正确答案为：(1)mM；(2)1.050；(3)加速度与合外力成正比，0.25；(4)0.5，0.2；解析：(1)该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板的右端适当垫高，以使小车的重力沿斜面的分力和摩擦力相抵消，那么小车所受的合力就是细线的拉力根据牛顿第二定律：对重物，mgF=ma，对小车，F=Ma，解得F=，当m远小于M，即当重物重力远小于小车的重力时，细线的拉力近似等于重物的总重力(2)游标卡尺的主尺读数为10 mm，游标尺读数为0.0510 mm=0.50 mm，所以最终读数为：10 mm0.50 mm=10.50 mm=1.050 cm；数字计时器记录通过光电门的时间，由位