高考物理二轮复习十大热门考点专项突破 专题10 实验专题练习-人教版高三全册物理试题.doc
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1、专题10 实验专题热点分析近几年命题趋势已经由设计性实验逐渐改为教材实验的迁移,教材中的实验是高考创新实验的命题根源,这就要求我们在高考实验备考中要紧扣教材中的实验,弄清和掌握教材中每一个实验的实验原理、实验步骤、数据处理、误差分析等,对每一个实验都应做到心中有数,并且能融会贯通经典例题一、研究匀变速直线运动-例1、(2018洛阳名校联考)在“探究小车速度随时间变化规律”实验中。(1)某同学采用如图甲所示的装置进行实验,_(选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力,_(选填“需要”或“不需要”)测量小车的质量。(2)该同学在研究小车运动时打出了一条纸带,如图乙所示。在纸带上,连续5个点为一个计数点
2、,相邻两个计数点之间的距离见下表,并画出对应的图线(其中横坐标数值表示第几个0.1 s,纵坐标对应的该0.1 s内物体的位移)如图丙所示。则小车的速度随时间_(选填“是”或“不是”)均匀变化;整个过程中小车的平均加速度为_ m/s2。(保留两位有效数字)图丙时间t/0.1 s123456相邻计数点的距离xn/cm1.452.453.464.445.456.46【参考答案】(1)不需要 不需要 (2)是 1.0 二、探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系例2(2018广东韶关二模)某同学看到法治节目中报道有人用弹弓射击野生保护动物,他对此行为表示强烈谴责,为了教育其他同学不要玩弹弓,他想用学过的物理知识来
3、实际测量它的威力。于是他准备了一个节目中类似的弹弓(如图甲),它每侧固定有两根完全相同的橡胶管。金属弹珠质量为10g,直径为10mm。(1)他首先猜想橡胶管拉伸过程中弹力与形变量的关系满足胡克定律,为了验证猜想进行了实验。由于实验室的传感器量程较小,于是他取其中一根橡胶管进行实验,通过传感器拉动橡皮管,记下它每一次的长度L及对应的拉力F大小,并在坐标纸画出图乙所示的图象。为了便于研究,他在老师的启发下将原图象拟合成如图丙所示,请你根据图象,计算出该单根橡胶管的原长L0_,劲度系数k_。(2)同学查阅资料发现,当弹丸发射后的比动能 (动能与最大横截面积的比值)超过1.8J/cm2就可被认定为枪支
4、,并且满足胡克定律的物体在弹性限度内其弹性势能E与形变量x的关系式可表示为Ep=kx2在一次测试中弹弓每侧的橡皮管组拉至49cm长。请你估算弹珠离开弹弓时的比动能_(取3,结果保留两位有效数字) 【参考答案】(1)70N/m 34cm(2)4.2J/cm2当弹弓拉到49cm时,由机械能守恒弹珠的比动能,代入数据解得。三、 验证平行四边形定则例3(2018襄阳联考)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB与OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F两力中,方向一定沿AO方向的是_。(
5、2)本实验采用的科学方法是_。A理想实验法B等效替代法C控制变量法 D建立物理模型法(3)实验时,主要的步骤是:A在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;B用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;C用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O。记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数F1和F2;D按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;E只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数F,记下细绳的
6、方向,按同一标度作出F的图示;F比较F和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。上述步骤中:有重要遗漏的步骤的序号是_和_;遗漏的内容分别是_和_。【参考答案】:(1)F (2) B(3)CEC中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”四、 验证牛顿运动定律例4(2018中原名校联盟质检)某实验小组在做“验证牛顿第二定律”实验中(1)在闭合开关之前,甲同学将实验器材组装成如图甲所示请指出该装置中的错误或不妥之处(只要答出其中两点即可):_;_(2)乙同学将上述装置调整正确后进行实验,在实验中得到如图乙所示的一条纸带,图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出,且打点
7、计时器每002 s打一个点,由图中的数据可计算出小车加速度为_ms2(保留两位有效数字)(3)丙同学在利用上述调整好的装置进行实验中,保持沙和沙桶的总质量不变,小车自身的质量为M且保持不变,改变小车中砝码的质量m,并测出小车中放不同质量砝码时所对应的加速度a,以m为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出如图丙所示的m关系图线,图中纵轴上的截距为b,则小车受到的拉力大小为_【参考答案】(1)用的是直流电源 木板的右端没有垫高(或小车离打点计时器太远)(2)0.50(或 0.49) (3)M /b(3)保持沙和沙桶的总质量不变,即拉力 F 保持不变,小车所受合外力不变改变小车中砝码的质量 m,即改变了小
8、车和砝码的质量之和 Mm.由牛顿第二定律可知,F(Mm)a,即=m ,.由题图丙可知,纵轴上的截距为 b,故小车受到的拉力大小为 F。五、探究动能定理实验例5(2018云南建水四校联考)在探究动能定理的实验中,某实验小组组装了一套如图所示的装置,拉力传感器固定在小车上,一端与细绳相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接,打点计时器打点周期为T,实验的部分步骤如下: 平衡小车所受的阻力:不挂钩码,调整木板右端的高度,用手轻推小车,直到打点计时器在纸带上打出一系列_的点。测量小车和拉力传感器的总质量M,按图组装好仪器,并连接好所需电路,将小车停在打点计时器附近
9、,先接通拉力传感器和打点计时器的电源,然后,打出一条纸带,关闭电源。在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图所示,在纸带上按打点先后顺序依次取O,A,B,C,D,E等多个计数点,各个计数点到O点间的距离分别用hA,hB,hC,hD,hE表示,则小车和拉力传感器在计时器打下D点时的动能表达式为,若拉力传感器的读数为F,计时器打下A点到打下D点过程中,细绳拉力对小车所做功的表达式为。某同学以A点为起始点,以A点到各个计数点动能的增量为纵坐标,以A点到各个计数点拉力对小车所做的功W为横坐标,得到一条过原点的倾角为45的直线,由此可以得到的结论是【参考答案】间距相等 释放小车 ;外力所做的功,等于物体
10、动能的变化量六、打点计时器验证机械能守恒定律例6(2016张掖模拟)如图所示装置可用来验证机械能守恒定律。摆锤A栓在长L的轻绳一端,另一端固定在O点,在A上放一个小铁片,现将摆锤拉起,使绳偏离竖直方向成角时由静止开始释放摆锤,当其到达最低位置时,受到竖直挡板P阻挡而停止运动,之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。(1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒,必须求出摆锤在最低点的速度。为了求出这一速度,实验中还应该测量的物理量:_。(2)根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v_。(3)根据已知的和测得的物理量,写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式为_。【名师解析】(1)铁片在最低点飞出时做平抛运动,平抛的初
11、速度即为铁片在最低点的速度,根据平抛运动规律可知:xv0t,ygt2,因此要想求出平抛的初速度,应该测量遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h。 (3)下落到最低点过程中,铁片重力势能的减小量等于其重力做功,因此有:EpmghmgL(1cos )动能的增量为:Ekmv根据EpEk得机械能守恒的关系式为:gL(1cos )【参考答案】(1)铁片遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h(2)x(3)gL(1cos ) 七、探究弹性势能实验例7(2014广东高考)某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。(1)如图甲所示,将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次
12、增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表,由数据算得劲度系数k_ N/m(g取9.80 m/s2)。砝码质量/g50100150弹簧长度/cm8.627.636.66(2)取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图乙所示,调整导轨使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小_。(3)用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v。释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为_。(4)重复(3)中的操作,得到v与x的关系如图丙所示,由图可知,v与x成_关系。由上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的_成正比。 (2)要调整气垫导轨水平使滑块自由滑动时,通过两个光电门的
13、速度相等。(3)根据机械能守恒定律,释放滑块后,弹簧的弹性势能转化为滑块的动能。【参考答案】(1)50(2)相等(3)滑块的动能(4)正比压缩量的平方八、研究平抛运动例8(2018北京大兴一模)“研究平抛运动”实验中,A实验小组选用如图1实验装置,她们让钢球从斜槽固定位置滚下从槽的末端飞出做平抛运动,用铅笔描出小球经过的位置,通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置,得到钢球平抛运动的轨迹,并利用轨迹求出钢球平抛运动的初速度。除图中所给的实验器材外,完成本实验还需要的测量工具是刻度尺为保证钢球飞出后做平抛运动,斜槽末端必须水平。请简要说明,在实验操作中你是如何检测斜槽末端是否水平的。看
14、小球能否静止在轨道的边缘如图2所示,在实验中记下钢球的平抛初位置O点,用悬挂的重锤确定竖直线。取下白纸以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹。如果平抛运动的轨迹是一条抛物线,那么轨迹上任意一点的y坐标与x坐标理论上应满足y=ax2,若设初速度为v0,重力加速度为g,关系式中的a应等于:A BC DB实验小组为了更方便研究平抛运动,他们在实验中用频闪光源代替钢球,频闪光源的频率为50Hz,抛出后经过画布时在上面留下了一串反映平抛运动轨迹的点迹(如图3)。将点迹拍照后用软件分析可得到各点的坐标。下图中M1、M2、M3是频闪光源平抛运动过程中在画布上留下的三个连续点迹
15、,M1、M2、M3的坐标见表格,通过计算可得频闪光源平抛运动的初速度为0.5m/s,当地的重力加速度为9.75m/s2M1M2M3x/cm1.02.03.0y/cm0.401.192.37该组同学在老师的启发下想进一步探究做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动,利用中的实验装置完成实验并测量相关数据,通过计算机绘出如图4所示的Vyt图象,并拟合出表达式,图中Vy为频闪光源平抛运动竖直方向的分速度。他们通过分析图象和表达式可以得出的结论是AD。A斜槽末端可能不水平B频闪光源与斜槽之间存在摩擦C频闪光源在水平方向上做匀速直线运动D频闪光源在竖直方向上做匀加速直线运动【参考答案】刻度尺,看小球能否静止
16、在轨道的边缘,D,0.5,9.75,AD。九、验证动量守恒定律例9(2018高考仿真卷七)某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速直线运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速直线运动。他设计的装置如图甲所示,在小车A后连着纸带,电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz,长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。(1)若已测得打点纸带如图乙所示,并测得各计数点间距(已标在图上)。A为运动的起点,则应选_段来计算A碰前的速度,应选_段来计算A和B碰后的共同速度。(以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)(2)已测得
17、小车A的质量m10.4 kg,小车B的质量为m20.2 kg,则碰前两小车的总动量为_kgm/s,碰后两小车的总动量为_kgm/s。【参考答案】(1)BCDE(2)0.4200.417小车A在碰撞前的动量p0m1v00.41.050 kgm/s0.420 kgm/s碰撞后A、B的共同速度v m/s0.695 m/s碰撞后A、B的总动量p(m1m2)v(0.20.4)0.695 kgm/s0.417 kgm/s。十、探究加速度与外力和质量的关系例10(2018安阳二模)某实验小组要做“探究小车所受外力与加速度关系”的实验,采用的实验装置如图1所示。(1)本实验中_(填“需要”或“不需要”)平衡摩
18、擦力,_(填“需要”或“不需要”)钩码的质量远小于小车的质量。(2)该同学在研究小车运动时打出了一条纸带,如图2所示,在纸带上,连续5个点为一个计数点,相邻两个计数点之间的距离依次为,打点计时器的频率f=50Hz,则打纸带上第5个计数点时小车的速度为_m/s,整个过程中小车的平均加速度为_m/s2。(结果均保留2位有效数字)【参考答案】(1)需要;不需要;(2)0.49;1.0十一、气垫导轨验证机械能守恒定律六、 例11(2018黑龙江齐齐哈尔一模)某同学用气垫导轨验证机械能守恒定律,在气垫导轨的滑块上装上一个挡光片和一个方盒,测得滑块、方盒及挡光片的总质量为M,气垫导轨的右端固定一个定滑轮,
19、细线绕过定滑轮,一端与滑块相连,另一端挂有6个钩码,每个钩码的质量为m,当地的重力加速度为g。(桌面足够高)(1)先用游标卡尺测出挡光片的宽度,读数如图所示,则宽度d= mm。(2)实验前应先调节气垫导轨水平,方法是:取下砝码,接通气垫导轨装置的电源,调节导轨下面的螺母,若滑块放在气垫导轨上任意位置都能 ,则导轨水平。(3)先挂上6个钩码,将横跨由某一固定位置由静止释放,滑块上的挡光片通过光电门的时间为t,则滑块通过光电门的速度为 (用题中所给字母表示)。(4)每次将1个钩码移放到滑块上的方盒中,滑块均由同一位置由静止释放,重复实验,记录每次悬挂钩码的个数n及挡光片通过光电门的时间t,在坐标纸
20、上作出n图象,如图所示。要验证机械能守恒定律,还需要测量的物理量是 。设此物理量的测量值为x,要验证机械能守恒定律,在误差允许的范围内,作出的图象斜率k= 。【参考答案】(1)5.20 (2)保持静止 (3)d/t (4)滑块开始滑动时挡光片到光电门的距离 练兵场1(2018高考仿真卷六)伽利略在两种新科学的对话一书中,提出猜想:物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动,同时他还用实验验证了该猜想。某小组依据伽利略描述的实验方案,设计了如图所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。实验操作步骤如下:让滑块从距离挡板s处由静止沿倾角为的斜面下滑,并同时打开装置中的阀门,让水箱中的水流到量筒中
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