2022高考物理二轮复习专题6物理实验第1讲力学实验及创新习题含解析.docx

第1讲 力学实验及创新A组基础能力练1(2020·四省名校二次大联考)某同学利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图乙所示，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每两个相邻计数点间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz.分别测出A点到B、C、D、E点之间的距离，x1、x2、x3、x4，以打A点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值，并作出t图像如图丙所示(1)实验中下列措施必要的是_C_(填正确答案标号)A打点计时器接220 V交流电源B平衡小车与长木板间的摩擦力C细线必须与长木板平行D小车的质量远大于钩码的质量(2)由图丙中图像求出小车加速度a_5.0_m/s2，打A点时小车的速度vA_0.40_m/s.(结果均保留两位有效数字)【解析】(1)电磁打点计时器接8 V左右交流电源，选项A错误；实验时不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，选项B错误；细线必须与长木板平行，选项C正确；实验中小车做匀加速运动即可，没必要小车的质量远大于钩码的质量，选项D错误；故选C(2)根据xv0tat2可得v0at，由图像可知：v0vA0.4 m/s；a2k2× m/s25.0 m/s22(2020·江苏质量检测)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.(1)某同学在做该实验时认为：其中正确的是(ABC)A拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好B拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些D拉力F1和F2的夹角越大越好(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则_不能_(填“能”或“不能”)用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是 4 N>5 N.【解析】(1)拉力F1和F2的夹角越大，而合力越小，作图时相对误差太大，正确的选项为A、B、C(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则其合力为4 N>5 N，故不能用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力3(2020·河南八市三模)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中：(1)甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的Fx图像，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x0_8_cm，弹簧的弹性系数k_25_N/m.该同学将该弹簧制成一把弹簧秤，当弹簧秤的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x_20_cm.(2)乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图像如图丙所示下列表述正确的是(B)Aa的原长比b的长Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D测得的弹力与弹簧的长度成正比【解析】(1)当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故原长为：x08 cm，在Fx图像中斜率代表弹簧的劲度系数，则：k N/m25 N/m，在乙图中弹簧秤的示数：F3.00 N，根据Fkx，可知：x m0.12 m12 cm，故此时弹簧的长度：Lxx020 cm.(2)在丙图中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故b的原长大于a的原长，故A错误；斜率代表劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B正确，C错误；弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误4(2020·江西三市一模)某同学查阅资料得知弹簧弹性势能的表达式为Epkx2(其中k是弹簧的劲度系数，x是形变量)，他想通过下图所示的实验装置加以验证有一轻质弹簧水平放置在气垫导轨上，左端固定，弹簧处于原长时另一端在O点处，右端紧靠滑块，但不连接(1)其探究步骤如下：按图1所示安装好实验装置；用游标卡尺测量固定在滑块上的遮光条宽度d，其示数如图2所示，则d_3.65_mm；打开气源，将滑块放在导轨上，调节气垫导轨使之水平；滑块压缩弹簧至位置A(记下此时弹簧的压缩量x1)后由静止释放，记下遮光条通过光电门的时间t18×103 s，则滑块离开弹簧时的速度v1_0.46_m/s(结果保留两位有效数字)；重复以上步骤分别求得物体离开弹簧时的速度大小，v1取平均值；改变A点的位置，重复上面的实验，分别得到多组x、v的值；(2)如果弹性势能的表达式为Epkx2，摩擦阻力不计，则物体离开弹簧时的速度v随弹簧压缩量x的变化图线应该是_过原点的一条直线_【解析】(1)d3 mm0.05 mm×133.65 mm；滑块离开弹簧时的速度v1 m/s0.46 m/s.(2)由能量关系kx2mv2，则vx，则物体离开弹簧时的速度v随弹簧压缩量x的变化图线应该是过原点的一条直线B组素养提升练5(2020·湖北武汉调研测试)某同学用如图所示装置来探究“在外力一定时，物体的加速度与其质量之间的关系”(1)下列实验中相关操作正确的是(B)A平衡摩擦力时，应先将沙桶用细线绕过定滑轮系在小车上B平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器C小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源(2)将沙和沙桶的总重力mg近似地当成小车所受的拉力F会给实验带来系统误差设小车所受拉力的真实值为F真，为了使系统误差<5%，小车和砝码的总质量是M，则M与m应当满足的条件是<_0.05_.(3)在完成实验操作后，用图像法处理数据，得到小车的加速度倒数与小车质量M的关系图像正确的是(C)【解析】(1)平衡摩擦力时，应不挂沙桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动，选项A错误；平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，选项B正确；小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源后释放小车，选项C错误；(2)在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是系统误差，对小车，根据牛顿第二定律得：a，对整体，根据牛顿第二定律得：a，且5%，解得：0.05.(3)由牛顿第二定律可知：a，则Mg，故选C6(2020·无锡期末考试)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图1所示，轻弹簧放置在倾斜的长木板上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能(1)实验中涉及下列操作步骤：松手释放物块；接通打点计时器电源；木板一端抬高以平衡摩擦；向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是_(填序号)(2)甲同学实际打点结果如图2所示，观察纸带，判断测量值比真实值_偏小_(选填“偏小”或“偏大”)(3)乙同学实际打点结果如图3所示打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，小车质量为200 g，结合纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_0.78_m/s，相应的弹簧的弹性势能为_0.061_J(结果均保留两位有效数字)【解析】(1)上述步骤正确的操作顺序是：.(2)由纸带可知，物块先加速后减速，可知肯定是平衡摩擦力不够，弹簧的弹性势能一部分克服摩擦力做功，则弹簧弹性势能的测量值小于真实值(3)物块脱离弹簧时的速度为v m/s0.78 m/s；弹性势能：EPmv2×0.2×0.782 J0.061 J.7(2020·南昌一中测试)气垫导轨上相隔一定距离的两处安装有两个光电传感器A、B，AB间距为L，滑块P上固定一遮光条，P与遮光条的总质量为M，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变化的图像：(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1_t2(选填“>”、“”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平；(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d_8.475_mm；(3)将滑块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由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示利用测定的数据，当关系式 22成立时，表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒(重力加速度为g，用题中给定的物理量符号表达)【解析】(1)如果遮光条通过光电门的时间相等，即t1t2，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平；(2)螺旋测微器的固定刻度读数为8 mm，可动刻度读数为0.01×47.5 mm0.475 mm，所以最终读数为：8 mm0.475 mm8.475 mm；(3)由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，则vAvB滑块和砝码组成的系统动能的增加量Ek(Mm)(vv)系统的重力势能的减小量EpmgL如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，则系统机械能守恒，即mgL(Mm)(vv)化简得22