2023广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广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“2021天津,9(1)某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程。为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置,将录像中时间间隔为T的连续7幅画面合成到同一张图中,示意如图。依次测得小球各相邻位置间的距离为Xi、X2、X3、X4、X5、X6。写出小球在位置1的 速 度 表 达 式.要求充分利用测量数据,写 出 小 球 运 动 过 程 中 的 加 速 度 表 达 式.在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是 误差。(填偶然或 系 统 )答 案 守(X 4+X 5+X 2普+X 2+X 3)
2、偶然乙1 9T2.(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:图(a)一元硬币(1)查找资料彳导知每枚硬币的质量为6.05 g;(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的长度I,记录数据如下表:序号12345硬币数量n/枚510152025长度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根据表中数据在图(b)上描点,绘制图线;/ein171(,o15141311nurr16:i:K:H:H:,hi举it:-:#:三:一:rrt:rr:rN:Tr:
3、-:*:t41:t:t:h:t ii lnJi:-:-t:t:Tt:t:Hltrxut:t:5 10 15:#:y:一:=:TT:i:(:什:tl-uu.t t-r r:t:.un:t-:tnnTr:二*t:Trn.li:丑:I:-:一:K:il ta:K:若:tnTTtnt tt tTrt t-#技拼拼.:t20 25 30 枚图(c)廿:-:“::-:(4)取出全部硬币,把冰墩墩玩具放入塑料袋中,稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示,此时橡皮筋的长度为 cm;(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为 g(计算结果保留3位有效数字)。答 案(4)15.35(15.34-15.36)(5)12
4、73.(2018课标1,22,5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 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg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 cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s,此弹簧的劲度系数为N/m(保留3位有效数字)。答案 3.775 53.74.(2021福建,12,6分)某实验小组利用图(a)
5、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:,一薄板细绳小车匚纸带立点计时器1钩 码I垫块图(a).图(b)(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所示。已知打点计时器所用交流电的频率
6、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)。0.68-C1.54 之(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.答 案(2)往 右 移(4)0.15(5)逐渐变小空气阻力随速度增大而增大重难5.(2018北京理综,21,18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下:a.安装好实验器材接通电源后,让拖着纸带
7、的小车沿长木板运动,重复几次。b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F所示。4 4 Q?&图2c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度,分别记作v i、V2、V3、V4、V5d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。结合上述实验步骤,请你完成下列任务:(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有 和(填 选 项 前 的 字 母)。A.电压合适的50 H z交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D秒表E.天平(含祛码)在图3中已标出计数点A、B、
8、D、E对应的坐标点,请在该图中标审计数点C对应的坐标点,并画出v-t图像。(3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是.v-t图像斜率的物理意义是 0(4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度令表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对 似 的 要 求 是(选 填 越 小 越 好 或 与 大 小 无 关 );从实验的角度看,选取的Ax大 小 与 速 度 测 量 的 误 差(选 填 有 关 或 无 关)。(5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时,为此他设计了如图4所示的 斜面实验,反复做了上百次,验证了他的猜想。请
9、你结合匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略 斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。图4答 案(1)A C(2)如图所示27 37 47 5 7,(3)小车的速度随时间均匀变化加速度越小越好有关(5)如果小球的初速度为0,其速度Vat,那么它通过的位移Xxt2.因此,只要测量小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。6.(2021广东,11,7分)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30,弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200 g的钢球(
10、直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数。n 1 2 3 4 5 610.0 12.0 14.0 16.1 18.0Ln/cm 8.043 5 7 1 9(1)利用Li=Li+3-L(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量ALi=6.03 cm,AL2=6.08 cm,AL3=cm,压缩量的 平 均 值 瓦=四 当 如=Cm;(2)上述瓦是管中增加 个钢球时产生的弹簧平均压缩量;忽略摩擦,重力加速度g取9.80 m/s,该弹簧的劲度系数为
11、 N/m(结果保留3位有效数字)。答 案(1)6.04 6.05(2)3(3)48.67.(2020北京,15,9分)在 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 实验中,做如下探究:(1)为猜想加速度与质量的关系,可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上,前端通过钩码牵引,后端各系一条细线,用板擦把两条细线按在桌上,使小车静止。抬起板擦,小车同时运动,一段时间后按下板擦,小车同时停下。对比两小车的位移,可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件,下列正确的是:(选填选项前的字母)。A.小车质量相同,钩码质量不同B.小车质量不同,钩码质量相同C.小车质量不同,钩码质量不同细线俯视图运动方向
12、如尸,E图1(2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系,设计实验并得到小车加速度a 与质量M 的 7 组实验数据,如表所示。在图2 所示的坐标纸上已经描好了 6 组数据点,请将余下的一组数据描在坐标纸上,并作出a j 图像。次数1234567a/(m-s-2)0.620.560.480.400.320.240.15M/kg0.250.290.330.400.500.711.00a/(m s-2)图2(3)在探究加速度与力的关系实验之前,需要思考如何测 力.请在图3 中军审小车受力的示意图。为了简化 力 的测量,下列说法正确的是:(选填选项前的字母)。e图3A.使小车沿倾角合适的斜面运动,小
13、车受力可等效为只受绳的拉力B.若斜面倾角过大,小车所受合力将小于绳的拉力C.无论小车运动的加速度多大,砂和桶的重力都等于绳的拉力D.让小车的运动趋近于匀速运动,砂和桶的重力才近似等于绳的拉力答 案(1)B(2)如图所示a/(m,s-2)(3)如 图 所 示AD8.(2019北京理综,21,18分)用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上,由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球。如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。(1)下 列 实 验 条 件 必
14、 须 满 足 的 有.A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末段水平C.挡板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的(选填 最上端、最下端或者 球心)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时(选填 需要 或者 不需要)y轴与重垂线平行。b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图2所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和B C的水平间距相等且均为x,测得AB和B C的竖直间距分别是yi和y%则区 未选填 大于、等于 或者 小于)。可 求 得 钢 球 平 抛
15、 的 初 速 度 大 小 为(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案。其 中 可 行 的 是A.从细管水平喷出稳定的细水柱拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不论它们能射多远,在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体 OA.在水平方向上做匀速直线运
16、动B.在竖直方向上做自由落体运动C.在下落过程中机械能守恒(5)牛顿设想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就一次比一次远。如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。同样是受地球引力,随着抛出速度增大,物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动,请分析原因。答 案(1)BD(2)a.球 心 需 要b.大 于x百(3)AB(4)B9.(2021海 南15,10分)为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒屎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:天平、游标卡尺、刻度尺。1 1水平
17、桌面 8Q)某同学设计了如下的实验步骤,其中不必、睾的步骤是;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I;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、口的时间Ati、t2;用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度hi、h2;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ti=11.60 m s,则滑块通过光电门I 的瞬时
18、速度v i=m/s(保留3 位有效数字);(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 (2)5.0 0 0.431(3)1 焉-焉.(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)10.(20 20 课标1,23,9 分)某同学用如图所示的实验装置验证动量定理,所用器材包括:气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、磋码盘和祛码等。实验步骤如下:(1)开动气泵
19、,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间 时,可认为气垫导轨水平;(2)用天平测怯码与祛码盘的总质量m i、滑块(含遮光片)的质量m 2;(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与祛码盘连接,并让细线水平拉动滑块;(4)令滑块在祛码和祛码盘的拉动下从左边开始运动,和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Ati、At2及遮光片从A 运动到B 所用的时间ti 2;(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中,如果将祛码和祛码盘所受重力视为滑块所受拉力,拉力冲量的大小1=,滑块动量改变量的大小Ap=;(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)(6)某次测量得到的
20、一组数据为:d=1.000 cm,mi=1.50 xl0-2 kg,m2=0.400 kg,Ati=3.900 xlQ-2s,At2=1.270 x IO 2 s,ti2=1.50 s,取 g=9.80 m/s20 计算可得 1=N-s,A p=k g m s-i;(结果均保留3位有效数字)定义5=坪 卜100%,本次实验6=%(保留1位有效数字)。答 案(1)大 约 相 等(5)rr)igti2 m2(总-肃)(6)0.221 0.212(7)4创新11.(2022广东,11,7分)某实验小组为测量小球从某一高度释放,与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失,设计了如图所示的装置,实验过程如下:释
21、放装置数字计时器固定的橡胶材料(1)让小球从某一高度由静止释放,与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置,使小球从光电门正上方释放后,在下落和反弹过程中均可通过光电门。(2)用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图(b)所示,小球直径d=mm。测量时,应(选填A 或B,其 中A为 先释放小球后接通数字计时器,B为 先 接 通数字计时器,后释放小球).记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间h和t2。(4)计算小球通过光电门的速度,已知小球的质量为m,可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失AE=(用字母m、d、ti和t2表示)。若适当调高光电门的高度,将 会(选 填 增 大 或 减 小
22、)因 空 气 阻 力 引 起 的 测 量 误 差。答 案(2)7.885(3)B 和 c p g 1)(5)增大12.(2022山东,13,6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、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;滑块 气垫导轨传感器(13900000000000000000加速度传 瞥连气源、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。点,A点
23、 到。点的距离为5.00 cm,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彳导到滑块所受弹力F、加 速 度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示。图乙图丙回答以下问题(结果均保留两位有效数字):Q)弹簧的劲度系数为 N/m。(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 kg。(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H,则待测物体的质量为 kg。答 案(1)12(2)0.20(3)0.1313.(2022全国甲,23,10分)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让
24、质量为mi的滑块A与质量为m2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vi和V2,进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空:气垫导轨(1)调节导轨水平。(2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反,应选取质量为kg的滑块作为A。(3)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si与B的右端到右边挡板的距离S2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ti和t2.(5)将B放回到碰撞前的位置,改变A的初速度大小,重复步
25、骤(4)。多次测量的结果如下表所示。12345tl/s0.490.671.011.221.39121s0.150.210.330.400.46k=0.31k20.330.330.33(6)表中的k2=(保留2位有效数字)。也的平均值为(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也判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞,则也V 2 V 2的 理 论 表 达 式 为(用mi和m2表示),本 实 验 中 其 值 为(保 留2位有效数字);若该值与(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)0.304(6)0.31(7
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