【创新设计】2021高考物理二轮复习(江苏专用)题型通关-专练15

二、试验题专练[专练定位]冲刺满分——18分物理试验试题在历年高考中始终占有很大的比例，经争辩发觉每年物理试验题千变万化，但其典型题型基本不变．高考对试验题的考查方式为“一小一大”或“一力一电”的组合方式，对力学试验的考查一般比较简洁，侧重试验原理、试验留意事项和简洁的数据处理；而电学试验则侧重考查电路设计、实物连接、数据处理和误差分析．常见的题型：①读数作图型；②常规试验型；③创新探究型．[高分策略]策略一：明确基本仪器的使用无论是试验的设计还是试验结果的分析，往往都涉及基本仪器的使用，所以一些基本仪器的原理、使用方法、留意事项和读数等，在近几年的高考中不断消灭，特殊是刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电压表、电流表、多用电表及传感器等基本仪器使用、读数是高频考点．策略二：把握好处理试验数据的两种方法1．列表法：把被测物理量分类列表表示出来，表中对各物理量的排列习惯上是先记录原始数据，后计算结果，列表法可大体反映某些因素对结果的影响，常用作其他数据处理方法的一种帮助手段．2．图象法：把试验测得的量按自变量和因变量的函数关系用图象直观地显示出来，依据试验数据在坐标纸上画出图象，若是反比关系一般改画成正比图线，同时留意图象斜率、图象在坐标轴上截距的物理意义，值得提示的是，创新试验的落脚点几乎都是图象，故备考时肯定要将图象法处理数据作为重中之重．策略三：要擅长提取一个试验的精髓纵观近几年的高考创新试验发觉：试验题一年比一年“新”，年年都在“变”，但是这种“变”只不过是试验命题的形式在变，所谓的“新”，只不过是试验的环境新了，学问点是不会新的，更不会变的，所以复习一个试验我们要抓住其精髓部分，找准我们学习过的类似且相应的试验，从原理迁移中找突破．专练15力学试验1．(2022·扬州中学高三模拟)(1)小明同学到试验室去做“验证力的平行四边形定则”的试验时观察试验桌上有一把20分度的游标卡尺，他马上用游标卡尺测量了钢笔套的长度，如图1所示，则钢笔套的长度为________mm.图1(2)随后小明开头做“验证力的平行四边形定则”的试验，在水平放置的木板上垫上一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上的A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，如图2所示．先用两个弹簧测力计钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，结点到某一位置O，此时登记两个弹簧测力计的读数F1和F2和两细绳的方向．请完成下列问题：①F1的读数如图3所示(只画出了弹簧测力计的一部分)，则F1＝________N.②小明再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，应当使结点拉到________，登记弹簧测力计的读数，并登记________．③在本试验中，若保持F1和F2的大小不变，则关于这两个力的合力的说法中正确的是 ()A．合力F的大小随F1与F2夹角的增大而增大B．F1和F2的夹角在0°到180°之间时，夹角越小，合力F越大C．F1或F2的大小总是小于合力F的大小D．合力F的大小不肯定大于F1或F2的大小解析(1)由题图甲，游标尺上的第11条刻线与主尺上21mm刻线对齐，且游标尺为20分度，故钢笔套的长度为10mm＋0.5×11mm＝10.55mm.(2)①弹簧测力计的最小格为0.1N．需向下一位估读，读数为1.23N．②合力与两个分力的作用效果相同，故两次将橡皮条应拉至同一位置O；力是矢量．应同时记录力的大小和方向．③F1与F2大小不变时，两力的夹角越小，合力越大，选项A错误，选项B正确；合力与分力是等效替代的关系，但合力不肯定大，分力也不肯定小，选项C错误，选项D正确．答案(1)10.55(2)①1.23(1.22～1.24均可)②同一位置O细绳的方向③BD图42．[2022·江苏省高考命题争辩专家原创卷(二)]人借助计算机，力传感器的挂钩与其他物体间的弹力大小能够在屏幕上显示出来．为了探究最大静摩擦力的大小跟哪些因素有关，某同学在老师的指导下做了一系列试验：将滑块平放在长木板上，用力传感器沿长木板水平拉滑块，转变拉力直到将滑块拉动；再在长木板上铺上毛巾，并在滑块上放上砝码，重复前一个过程，得到的图线分别如图4甲、乙所示．(1)由图乙知：在t1～t2这段时间内，滑块的运动状态是________(填“运动”或“静止”)，滑块受到的最大静摩擦力为________(填“F1”或“F2(2)结合甲、乙两图，________(填“能”或“不能”)得出最大静摩擦力与两物体接触面的粗糙程度和接触面的压力均有关的结论．解析(1)由图乙知，在t1～t2这段时间内，摩擦力不断增大，物体受到的摩擦力是静摩擦力，因此滑块是静止的；由图示可知，滑块受到的最大静摩擦力为F1.(2)试验中没有把握接触面粗糙程度相同而物体间压力不同，因此不能得到最大静摩擦力与接触面的压力有关的结论．答案(1)静止F1(2)不能3．(2022·全国大纲卷，22)现用频闪照相方法来争辩物块的变速运动．在一小物块沿斜面对下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图5所示．拍摄时频闪频率是10Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s.数据如下表所示．重力加速度大小g＝9.80m/s2.图5单位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00依据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a＝________m/s2(保留3位有效数字)．(2)由于________________，可知斜面是粗糙的．解析(1)依据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得x3－x1＝2a1Tx4－x2＝2a2Ta＝eq\f(a1＋a2,2)，又知T＝eq\f(1,f)＝0.1s联立以上各式得a≈4.30m/s2(2)假如斜面光滑，依据牛顿其次定律得，物体下滑的加速度a′＝gsinθ＝geq\f(h,s)＝5.88m/s2＞a，所以斜面是粗糙的．答案(1)4.30(2)a＜geq\f(h,s)＝5.88m/s24．(2022·浙江名校高考联盟联考)光滑斜面上小球和斜面一起在水平面上加速，当加速度的大小满足肯定条件时，小球和斜面可以保持相对静止．为了争辩此现象，某学习争辩小组同学自制小车进行探究，图6甲为试验装置：钩码、小车、小球、打点计时器等(沟通电频率为50Hz)．图6(1)打点计时器如图乙，则该打点计时器是________计时器，工作电压为________伏．(2)侧面为直角三角形的斜面小车底边长L、高为h，如图丙所示，请你用计算式表示小球和小车保持相对静止时的加速度a＝________.(3)如图7是某同学试验时测量的纸带，则打下B点时小车的速度为________m/s，小车的加速度为________m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)图7解析(1)由图乙可知，该打点计时器为电火花计时器；工作电压要求220V.(2)以小球为争辩对象，小球受到竖直向下的重力mg、垂直斜面对上的弹力FN，两者合力方向为水平向左，由牛顿其次运动定律有关系：tanθ＝eq\f(F合,mg)，得：F合＝mgtanθ＝mgeq\f(h,L)＝ma，故小球和小车相对静止时的加速度a＝eq\f(h,L)g.(3)相邻计数点间时间间隔t＝0.02s，依据B点的瞬时速度为AC段的平均速度，得打下B点时小车的速度vB＝eq\f(xAC,tAC)＝eq\f(3.90－1.10×10－2m,2×0.02s)＝0.70m/s；同理得：vc＝eq\f(xBD,tBD)＝eq\f(5.60－2.40×10－2m,2×0.02s)＝0.80m/s；故小车的加速度ɑ＝eq\f(vC－vB,tBC)＝eq\f(0.80－0.70,0.02)m/s2＝5.0m/s2.答案(1)电火花220(2)hg/L(3)0.705.05．某同学利用图8甲所示的试验装置，探究小车在均匀长木板上的运动规律．图8(1)在小车做匀加速直线运动时打出一条纸带，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，图乙中所示的是每打5个点所取的计数点，x1＝3.62cm，x4＝5.12cm，由图中数据可求得：小车的加速度为________m/s2，第3个计数点与第2个计数点的距离(即x2)约为________cm.图9(2)若用该试验装置“探究ɑ与F、M之间的关系”，要用钩码(质量用m表示)的重力表示小车所受的细线拉力，需满足________，满足此条件做试验时，得到一系列加速度a与合外力F的对应数据，画出a－F关系图象，如图9所示，若不计滑轮摩擦及纸带阻力的影响，由图象可知，试验操作中不当之处为________；小车的质量M＝________kg；假照试验时，在小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力F，如图9所示，从理论上分析，该试验图线的斜率将________(填“变大”、“变小”或“不变”)．解析(1)由于打点周期为T＝0.02s，且每打5个点取一个计数点，所以每两个计数点间的时间间隔t＝0.1s；由匀变速直线运动的推论xm－xn＝(m－n)at2得x4－x1＝3at2，代入数据解得a＝0.50m/s2；由匀变速直线运动的推论：x2－x1＝at2得x2＝x1＋at2，代入数据得x2＝0.0412m，即为4.12cm.(2)要使细线的拉力等于钩码的重力，应当满足的条件是M≫m.由a－F关系图象可知试验操作不当之处为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车的质量M＝ΔF/Δa＝1kg.试验中把钩码的重力作为拉力F，实际上，由于钩码向下加速运动，拉力小于钩码重力．若在小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力F，则分析可知小车加速度a和拉力F的关系图线的斜率变大．答案(1)0.504.12(2)M≫m没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足1变大6．小明同学看了“神舟十号”宇航员王亚平在太空授课时，利用牛顿其次定律测量指令长聂海胜的质量后深受启发，在学校试验室里设计了如图10甲所示的试验装置，测量手机电池的质量，为使滑块平稳运动，小明把两块质量相等的手机电池用质量不计的细棉线固定在滑块的两侧．接通气源，当空气从导轨两侧稳定喷出时，发觉滑块与气垫导轨没有直接接触，装置能正常使用．调整导轨水平，把细线的一端固定在滑块上，另一端固定在钩码上．图10(1)小明用图乙中的螺旋测微器测得遮光条的宽度L＝________mm.(2)将附带手机电池的滑块由图甲所示位置从静止释放，在钩码的牵引下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1＝7.2×10－3s，通过其次个光电门的时间为Δt2＝2.3×10－3s，遮光条从开头遮住第一个光电门到开头遮住其次个光电门的时间为Δt＝0.592s，则手机电池经过光电门1时的瞬时速度v1＝________m/s(保留2位有效数字)，经过光电门2时的瞬时速度v2＝________m/s(保留3位有效数字)，重力加速度g＝10m/s2，手机电池的加速度a＝________m/s2(保留2位有效数字)．(3)已知钩码的质量为m1＝200g，滑块与遮光条的总质量为m2＝510g，则一块手机电池的质量为m＝________g(保留2位有效数字)．解析(1)遮光条宽度L＝5mm＋0.0×0.01mm＝5.000mm.(2)v1＝eq\f(L,Δt1)＝eq\f(5.000×10－3,7.2×10－3)m/s＝0.69m/s，v2＝eq\f(L,Δt2)＝eq\f(5.000×10－3,2.3×10－3)m/s＝2.17m/s，a＝eq\f(v2－v1,Δt)＝eq\f(2.17－0.69,0.592)m/s2＝2.5m/s2.(3)对钩码、滑块、遮光条和手机电池整体，由牛顿其次定律得：m1g＝(m1＋m2＋2m)a，解得m＝答案(1)5.000或5.001或4.999(2)0.692.172.5(3)457．[2022·重庆卷，6(2)]为了争辩人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图11所示的试验装置，他们将不行伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L(L>eq\x\to(PQ))．图11他们首先在绳上距离P点10cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动)，由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ，随后，转变重物悬挂点C的位置，每次将P到C点的距离增加10cm，并读出测力计的示数，最终得到TP、TQ与绳长PC的关系曲线如图12所示．由试验可知：(1)曲线Ⅱ中拉力最大时，C与P点的距离为________cm，该曲线为________(选填：TP或TQ)的曲线．(2)在重物从P移到Q的整个过程中，受到最大拉力的是________(选填：P或Q)点所在的立柱．(3)在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力T0＝________N，它与L、D、m和重力加速度g的关系为T0＝________.图12解析(1)由图知曲线Ⅱ中拉力最大时，C与P点的距离为60cm，由几何关系知：PC距离越小时，PC与竖直方向的夹角α越小，QC与竖直方向的夹角β越大，又由两段绳的拉力在水平方向的分力平衡，故TPsinα＝TQsinβ，PC距离较小时，α<β，故sinα<sinβ，所以TP>TQ，故曲线Ⅱ应为TP的曲线．(2)由图知拉力最大的点应在曲线Ⅰ中，故应为Q点所在的立柱．(3)由图