2023山东版物理高考第二轮复习--专题十七 实验 (一).pdf
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1、2023山东版物理高考第二轮复习专题十七实验高频考点考点一力学实验基础1.(2022湖南,11,6 分)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了如图(a)所示的实验装置,测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下:支架塑料袋刻度尺橡皮筋O1T2UL1 5 II 6 II 7 I1 8 II 9 I=-!6)-(丫 1+丫 2+丫 3)偶然5.(2 0 1 8课标I ,2 2,5 分)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。现要测量图中弹簧的劲度系数。当
2、托盘内没有祛码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950 c m;当托盘内放有质量为0.1 0 0 k g的祛码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为 c m。当地的重力加速度大小为9.80 m/s l此弹簧的劲度系数为N/m (保 留3位有效数字)。图(a)图(h)答案 3.775 53.76.2 0 1 8天津理综,9(2)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所用器材有:方木板一块,白纸,量 程 为5 N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个).具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确
3、的有。A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点()的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置()、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是3.0 N:F=3.4 N A2.7 N*F=4.5 N0.5 N:K=2.8 N/2=3。N/=4.9 NA0.5 N*0B3.0 N;K=1.0N.F2=1.6NF=2.0 N=2.
4、1 N 尸2=2-7 N/i=4.9 ND答 案 B C B7.(2 0 2 1 湖南,1 1,6 分)某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下:图(a)图(b)(1)用游标卡尺测量垫块厚度h,示数如图(b)所示,h=c m;(2)接通气泵,将滑块轻放在气垫导轨上,调节导轨至水平;(3)在右支点下放一垫块,改变气垫导轨的倾斜角度;(4)在气垫导轨合适位置释放滑块,记录垫块个数n和滑块对应的加速度a;(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同),重复步骤(4),记录数据如下表:n123456a/(m s-2)0.0870.1800.2600.4250.51
5、9根据表中数据在图(c)上描点,绘制图线。:1:_t :BRUOSMLUHBMKnH:s:E:u:i:”器器“一-,、/a/(m,s-2)器“:卅E阴 刖 堀.|叫 他 卅 册 册I 2 3 4 5 6 7 n图(c)m/s“保留三位有效数字)。:1:,:1:,:器:-I:器器0.50.4().30.2如果表中缺少的第4组数据是正确的,其应该是:“器:0答案(1)1.0 2 0.3438.(2 0 2 1海南,1 5,1 0分)为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒,某学习小组用如图所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计)进行实验。此外可使用的实验器材还有:
6、天平、游标卡尺、刻度尺。(1)某同学设计了如下的实验步骤,其中不必要的步骤是在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门I、n,并连接数字毫秒计;用天平测量滑块和遮光条的总质量m;用游标卡尺测量遮光条的宽度d;通过导轨上的标尺测出A、B 之间的距离1;调整好气垫导轨的倾斜状态;将滑块从光电门I 左侧某处,由静止开始释放,从数字毫秒计读出滑块通过光电门I、1 1 的 时 间 tuA t2;用刻度尺分别测量A、B 点到水平桌面的高度h儿;改变气垫导轨倾斜程度,重复步骤,完成多次测量。(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d 时,游标卡尺的示数如图所示,则d=m m;某次实验中,测得 31 1.60 m s
7、,则滑块通过光电门I 的瞬时速度v,=m/s(保留3 位有效数字);02W rH-H0103主尺(cm)J I I I I 1游标(3)在误差允许范围内,若 h,-h2=(用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示,已知重力加速度为g),则认为滑块下滑过程中机械能守恒;(4)写出两点产生误差的主要原因:答 案(1)(2)5.0 0 0.431 口)2 八(At 2)2 (At i)2/(4)下滑过程中存在空气阻力;遮光条太宽,平均速度代替瞬时速度误差大;测量高度时读数有误差(任写两点,言之有理即可)9.(2 0 2 1 江苏,1 1,1 5分)实验用气垫导轨装置验证动量定理,滑块M=2 0
8、0.0 g,槽码m=50.0 go遮光条通过时间为匕和 t2,以及两次通过光电门的时间A to(1)游标卡尺测量遮光条宽度如图所示,其宽度d=m mo(2)打开气泵,待气流稳定后调节气垫导轨,直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止,其目的是多次改变光电门2 的位置进行测量,得至IA v 的数据如表:t/s0.72 10.7900.8540.91 30.968A v/(m ,s )1.381.521.641.751.86请根据表中数据,在 方 格 纸 上 作 出 和 A t 图线。(4)查得当地的重力加速度g=9.8 m/s2,根据动量定理,v-A t 图线斜率的理论值是.m/s2(5)实验结
9、果发现,A v-A t 图线斜率的实验值总小于理论值,产生这一误差的两个可能原因是A.选用的槽码质量偏小B.细线与气垫导轨不完全平行C.每次释放滑块的位置不同D.实验中 t 的测量值偏大答 案(1)1 0.2 0 (2)调节导轨水平(3)如 图 所 示(4)1.96(5)BDA r/(ni s-1)6.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.0 A s重难1 0.2 0 2 0 浙江7 月选考,1 7(1),3 分 做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,图 1 甲是教材中的实验方案;图1 乙是拓展方案,其实验操作步骤如下:(i)挂上托盘和祛码,改变木板的倾角,使质量为M
10、的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;(ii)取下托盘和祛码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a;(iiD 改变祛码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到a-F 的关系。打点计时器图1实验获得如图2 所示的纸带,计数点a、b、c、d、e、f 间均有四个点未画出,则在打d 点时小车的速度大小V F m/s (保留两位有效数字);a b c d e f29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 cm图2需要满足条件M m 的 方 案 是(选 填“甲”、“乙”或“甲和乙”);在作a-F 图像时,把 m g作为F 值的是(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)。答案 0.1 80.1
11、9 甲 甲和乙1 1.(2 0 2 1 福建,1 2,6 分)某实验小组利用图(a)所示的实验装置探究空气阻力与速度的关系,实验过程如下:图(1)首先将未安装薄板的小车置于带有定滑轮的木板上,然后将纸带穿过打点计时器与小车相连。(2)用垫块将木板一端垫高,调整垫块位置,平衡小车所受摩擦力及其他阻力。若某次调整过程中打出的纸带如图(b)所示(纸带上的点由左至右依次打出),则垫块应该(填“往左移”“往右移”或“固定不动”)(3)在细绳一端挂上钩码,另一端通过定滑轮系在小车前端。(4)把小车靠近打点计时器,接通电源,将小车由静止释放,小车拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图(c)所示。已知打点计时器所
12、用交流电的频率为50 Hz,纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4 个打出的点未画出。打出F 点时小车的速度大小为 m/s (结果保留2 位小数)o(5)保持小车和钩码的质量不变,在小车上安装一薄板。实验近似得到的某时刻起小车v-t 图像如图(d)所 示,由 图 像 可 知 小 车 加 速 度 大 小(填“逐渐变大”“逐渐变小”或“保持不变”)。据此可以得到的实验结论是 O答 案(2)往 右 移(4)0.1 5(5)逐渐变小 空气阻力随速度增大而增大创新1 2.(2 0 2 2 山东,1 3,6 分)在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发,某同学利用气垫导轨
13、、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示。主要步骤如下:将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;接通气源,放上滑块,调平气垫导轨;加速度1力传感器J1ftLi滑块0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 00气垫导轨连气源、图甲将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于0 点,A 点到0 点的距离为5.0 0 c m,拉动滑块使其左端处于A 点,由静止释放并开始计时;计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a 随时间t 变化的图像,部分图像如图乙所示。图丙回答以下问题(结果均保留两位有
14、效数字):弹簧的劲度系数为 N/m0(2)该同学从图乙中提取某些时刻F 与 a 的数据,画出a-F 图像如图丙中I 所示。由此可得滑块与加速度传感器的总质量为 k g。(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a-F 图像I I,则待测物体的质量为 k go答案(1)1 2 (2)0.2 0 (3)0.1 31 3.(2 0 2 2 全国甲,2 3,1 0 分)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让 质 量 为 的 滑 块 A 与质量为的静止滑块B 在水平气垫导轨上发生碰撞,碰撞时间极短,比较碰撞后A 和 B 的速度大小v 和 V%进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完
15、成下列填空:挡也r匚 大 厂 气垫导轨(1)调节导轨水平。(2)测得两滑块的质量分别为0.51 0 k g和 0.30 4 k go要使碰撞后两滑块运动方向相反,应选取质量为k g的滑块作为A。调节B 的位置,使得A 与 B接触时,A 的左端到左边挡板的距离s i与 B 的右端到右边挡板的距离s z相等。(4)使 A 以一定的初速度沿气垫导轨运动,并与B 碰撞,分别用传感器记录A 和 B 从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间&和电(5)将 B 放回到碰撞前的位置,改变A 的初速度大小,重复步骤。多次测量的结果如下表所示。12345t,/s0.490.671.011.221.39tz/s0.1
16、50.210.330.400.46.V1k=V20.31k20.330.330.33(6)表中的k2=(保留2 位有效数字).4 的平均值为(保留2 位有效数字)。V2-(8)理论研究表明,对本实验的碰撞过程,是否为弹性碰撞可由”判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞,则2里的理论表达式为(用心和m 2 表示),本实验中其值为(保留2 位有效数字);若该值与V2-(7)中结果间的差别在允许范围内,则可认为滑块A 与滑块B 在导轨上的碰撞为弹性碰撞。答案(2)0.30 4(6)0,31 (7)0.32 (8)竽”0.341 4.(2 0 2 2 全国乙,2 2,5 分)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某
17、时刻(t=0)开始的一段时间内,该飞行器可视为沿直线运动,每隔1 s 测量一次其位置,坐标为X,结果如下表所示:t/s 0 1 2 3 4 5 6x/m 0 507 1 094 1 759 2 505 3 329 4 233回答下列问题:(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动,判断的理由是:(2)当 x=50 7 m 时,该飞行器速度的大小v=m/s;(3)这段时间内该飞行器加速度的大小a=m/(保留2 位有效数字)。答案(1)在误差允许的范围内,相邻相等时间内的位移之差近似相等(2)547(3)791 5.(2 0 1 9课标H,2 2,5 分)如图(a),某同学设计了
18、测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz 的交流电源、纸带等。回答下列问题:(1)铁块与木板间动摩擦因数=(用木板与水平面的夹角 葭 重力加速度g 和铁块下滑的加速度a 表示)。(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使0=30。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图 所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4 个点未画出)。重力加速度为9.80 m/s2o可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为(结果保留2 位小数)。H 1.96-1单位:-20.96 31.83
19、44.70-59.57-76.39图(b)答 案 史 吟(2)0.35ge o s。1 6.(2 0 2 0 山东,1 3,6 分)2 0 2 0 年 5 月,我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量,其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度,进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验,测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下:图甲(i )如图甲所示,选择合适高度的垫块,使木板的倾角为53。,在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。(ii)调整手机使其摄像头正对木板表面,开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放,用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通
20、过录像的回放,选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点,得到小物块相对于该点的运动距离L 与运动时间t 的数据。(道)该同学选取部分实验数据,画出了与T 图像,利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6m/s o(iv)再次调节垫块,改变木板的倾角,重复实验。回答以下问题:(1)当木板的倾角为37。时,所绘图像如图乙所示。由图像可得,物块过测量参考点时速度的大小为m/s;选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B 两点,利用A、B 两点数据得到小物块下滑加速度的大小为 m/s20(结果均保留2 位有效数字)根据上述数据,进一步分析得到当地的重力加速度大小为 m/s 1(结果保留2 位有效
21、数字,s in 37 =0.60,c o s 37 =0.80)图乙答案(1)0.32 或 0.33 3.1 (2)9.41 7.(2 0 2 0 课标I I,2 2,5 分)一细绳跨过悬挂的定滑轮,两端分别系有小球A 和 B,如图所示。一实验小组用此装置测量小球B 运动的加速度。令两小球静止,细绳拉紧,然后释放小球,测得小球B 释放时的高度ho=O.590 m,下降一段距离后的高度h=0.1 0 0 m;由ho 下降至h 所用的时间T=0.730 s。由此求得小球B 加速度的大小为a=m/sY保留 3位有效数字)。从实验室提供的数据得知,小球A、B 的质量分别为1 0 0.0 g 和 1 5
22、0.0 g,当地重力加速度大小为g=9.80 m/s2,根据牛顿第二定律计算可得小球B 加速度的大小为a=m/s 保留3 位有效数字)。可以看出,a与 a 有明显差异,除实验中的偶然误差外,写出一条可能产生这一结果的原因:.答 案 1.84 1.9 6 滑轮的轴不光滑或滑轮有质量1 8.(2 0 1 8课标H,2 3,9 分)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置祛码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和祛码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小。某
23、次实验所得数据在表中给出,其中的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。祛码 7,、a 滑轮、木块、意木板图(a)单位:N123、4三-=h三-三=.=-=、=-三=HH1234图(b)祛码的质 量n i/k g0.0 50.1 00.1 50.2 00.2 5滑动摩擦 力f/N2.1 52.362.55f i2.93图(C)回答下列问题:f k N;(2)在 图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线;(3)f V m、木块质量 1、木板与木块之间的动摩擦因数u及重力加速度大小g之间的关系式为f=,f-m图线(直线)的斜率的表达式为k=;(4)取g=9.80 m/s2,由绘出的f-m图线
24、求得口=。(保留2位有效数字)答案 2.75(2)如图所示 u (M+m)g n g0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 m/kg1 9.(2 0 2 1山东,1 3,6分)某乒乓球爱好者,利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下:固定好手机,打开录音功能;从一定高度由静止释放乒乓球;手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音,其随时间(单位:s)的变化图像如图所示。0.X 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8)3.2 3.4 3.6根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻,如下表所示。碰撞次序12345 67碰撞
25、时刻(S)1.1 21.582.0 02.402.78 3.1 43.47根据实验数据,回答下列问题:利用碰撞时间间隔,计算出第3 次碰撞后乒乓球的弹起高度为 m (保留2 位有效数字,当地重力加速度g=9.80 m/s)o(2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬时速度大小的比值为k,则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的倍(用 k 表示),第 3次碰撞过程中k=(保留2 位有效数字)。由于存在空气阻力,第 问 中 计 算 的 弹 起 高 度(填“高于”或“低于”)实际弹起高度。答 案(1)0.2 0 (2)1-k2 0.95 高于2 0.(2 0 1 8浙江1 1 月选考,2 1,4分)小明做“探究
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