【高考复习指导】2022届高三物理二轮复习限时规范训练-专题十二-力学实验与创新

专题十二力学试验与创新限时规范训练[单独成册](时间：45分钟)1.(2021·高考浙江卷)如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt.测得遮光条的宽度为Δx，用eq\f(Δx,Δt)近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬时速度，正确的措施是()A．换用宽度更窄的遮光条B．提高测量遮光条宽度的精确度C．使滑块的释放点更靠近光电门D．增大气垫导轨与水平面的夹角解析：选A.eq\f(Δx,Δt)表示的是Δt时间内的平均速度，遮光条的宽度Δx越窄，则记录遮光时间Δt越小，eq\f(Δx,Δt)越接近滑块通过光电门时的瞬时速度，选项A正确．2．(2022·福建厦门质检)某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到F靠近小球，再转动________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数(填仪器部件字母符号)．正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________mm.解析：用螺旋测微器测小球直径时，先转动旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm.答案：DHG6.7003．(2021·高考福建卷)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的试验．(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为__________cm；(2)本试验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来转变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________________；(填选项前的字母)A．逐一增挂钩码，登记每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B．任凭增减钩码，登记增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要缘由是________________．解析：(1)弹簧伸长后的总长度为14.66cm，则伸长量Δl＝14.66cm－7.73cm＝6.93cm.(2)逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避开因任凭增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧．(3)AB段明显偏离OA，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的．答案：(1)6.93(2)A(3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度4．(2021·河南六市二联)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律．(1)某同学用20分度的游标卡尺测量一小球的直径，示数如图甲所示，则小球的直径d＝________cm.(2)如图乙所示，弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为ΔtA、ΔtB.用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，用游标卡尺测得小球直径为d，当地的重力加速度为g，在误差范围内，若公式________________成立，就可以验证机械能守恒(用题中给出的物理量符号表示)．解析：(1)游标卡尺示数为10mm＋0.05×4mm＝10.20mm＝1.020cm.(2)小球在A点动能EkA＝eq\f(1,2)m(eq\f(d,ΔtA))2，B点动能EkB＝eq\f(1,2)m(eq\f(d,ΔtB))2，动能增加量：ΔEk＝EkA－EkB＝eq\f(1,2)m[(eq\f(d,ΔtA))2－(eq\f(d,ΔtB))2]，小球由A到B重力势能削减量ΔEp＝mgh，在误差允许范围内，若满足ΔEk＝ΔEp，即(eq\f(d,ΔtA))2－(eq\f(d,ΔtB))2＝2gh，就可以验证机械能守恒．答案：(1)1.020(2)(eq\f(d,ΔtA))2－(eq\f(d,ΔtB))2＝2gh5．(2021·高考山东卷)某同学通过下述试验验证力的平行四边形定则．试验步骤：①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向．②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧秤示数转变0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F/(N)00.501.001.502.002.50l/(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO′.④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F－l图线，依据图线求得l0＝________cm.(2)测得OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则FOA的大小为________N.(3)依据给出的标度，在图中作出FOA和FOB的合力F′的图示．(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出试验结论．解析：(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧．如图甲所示，由图线可知与横轴的交点l0＝10.0cm.(2)橡皮筋的长度l＝OA＋OB＝13.60cm，由图甲可得F＝1.80N，所以FOA＝FOB＝F＝1.80N.(3)利用给出的标度作出FOA和FOB的图示，然后以FOA和FOB为邻边作平行四边形，对角线即为合力F′，如图乙．(4)FOO′的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，F′是FOA、FOB两个力的合力，所以只要比较F′和FOO′的大小和方向，即可得出试验结论．答案：(1)如图甲所示10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.70～1.90均正确)(3)如图乙所示(4)FOO′6.(2022·江西南昌一模)某试验小组用图1试验装置探究合力做功与动能变化的关系．铁架台竖直固定放置在水平桌面上，将长木板一端放置在水平桌面边缘P处，另一位置放置在铁架台竖直铁杆上，使长木板倾斜放置，长木板P处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光时间．试验步骤是：①用游标卡尺测出滑块的挡光宽度L，用天平测量滑块的质量m.②平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P处为轴，调整长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下做匀速运动．在铁架台竖直杆上登记此位置Q1，用刻度尺测出Q1到水平面的高度H.③保持P位置不变，长木板一端放置在铁架台竖直杆Q2上．用刻度尺量出Q1Q2的距离h1，将滑块从Q2位置由静止释放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1.④保持P位置不变，重新调整长木板一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次．Ⅰ.滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题(已知重力加速度为g)：(1)滑块通过光电门的速度v＝________；(2)滑块动能的变化量ΔEk＝________；(3)滑块克服摩擦力做的功Wf＝________；(4)合力对滑块做的功W合＝________.Ⅱ.某同学以铁架台竖直杆上的放置位置到Q1的距离h为横坐标，以滑块通过光电门的挡光时间的平方倒数eq\f(1,t2)为纵坐标，依据测量数据在坐标中描点画出如图2所示直线，直线延长线没有过坐标原点，其缘由主要是________________．解析：本题考查探究合力做功与动能变化的关系试验．Ⅰ.(1)滑块通过光电门的速度v近似等于通过光电门时的平均速度，则v＝eq\f(L,t1)；(2)滑块动能的变化量ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)meq\f(L2,t\o\al(2,1))；(3)由题意，μmgcosθ＝mgsinθ，设斜面长为x，则滑块克服摩擦力做功Wf