2024年高考物理二輪復習專題17力學實驗練含解析

PAGEPAGE1力學試驗1．用圖1所示的試驗裝置探討小車速度隨時間變更的規(guī)律。主要試驗步驟如下：a．安裝好試驗器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復幾次。b．選出一條點跡清楚的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O（t=0），然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點，如圖2中A、B、C、D、E、F……所示。c．通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d．以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖3所示。結(jié)合上述試驗步驟，請你完成下列任務(wù)：（1）在下列儀器和器材中，還須要運用的有____________和___________(填選項前的字母)。A．電壓合適的50Hz溝通電源B．電壓可調(diào)的直流電源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝碼)（2）在圖3中已標出計數(shù)點A、B、D、E對應(yīng)的坐標點，請在該圖中標出計數(shù)點C對應(yīng)的坐標點，并畫出v-t圖像_____________。（3）視察v-t圖像，可以推斷小車做勻變速直線運動，其依據(jù)是___________。v-t圖像斜率的物理意義是______________________。（4）描繪v-t圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運動。用平均速度表示各計數(shù)點的瞬時速度，從理論上講，對△t的要求是______（選填“越小越好”或“與大小無關(guān)”)；從試驗的角度看，選取的△x大小與速度測量的誤差______(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。2．【2024·江蘇卷】（8分）利用如題10–1圖所示的試驗裝置探究恒力做功與物體動能變更的關(guān)系．小車的質(zhì)量為M=200.0g，鉤碼的質(zhì)量為m=10.0g，打點計時器的電源為50Hz的溝通電．（1）掛鉤碼前，為了消退摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)整木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車視察到_____________________．（2）掛上鉤碼，按試驗要求打出的一條紙帶如題10–2圖所示．選擇某一點為O，依次每隔4個計時點取一個計數(shù)點．用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離，記錄在紙帶上．計算打出各計數(shù)點時小車的速度v，其中打出計數(shù)點“1”時小車的速度v1=______m/s．（3）將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g=9.80m/s，利用W=mg算出拉力對小車做的功W．利用算出小車動能，并求出動能的變更量．計算結(jié)果見下表．2.452.923.353.814.262.312.733.123.614.00請依據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在答題卡的方格紙上作出圖象．（4）試驗結(jié)果表明，總是略小于W．某同學猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的．用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實際拉力F=__________N．【答案】（1）小車做勻速運動（2）0.228 （3）如圖所示（4）0.093【解析】（1）小車能夠做勻速運動，紙帶上打出間距勻稱的點，則表明已平衡摩擦；（2）相臨計數(shù)點間時間間隔為T=0.1s，；（3）描點畫圖，如圖所示。考點定位】探究恒力做功與物體動能變更的關(guān)系【名師點睛】本題中的計算，要當心數(shù)據(jù)的單位、有效數(shù)字的要求．用整體法、隔離法，依據(jù)牛頓其次定律求繩上的拉力，題目比較常規(guī)，難度不大．3．【2024·浙江卷】（10分）某同學在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的試驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N/m。如圖1所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”試驗。在保持彈簧伸長1.00cm不變的條件下，（1）若彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數(shù)是N（圖2中所示），則彈簧秤b的讀數(shù)可能為N。（2）若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)、彈簧秤b的讀數(shù)（填“變大”、“變小”或“不變”）?！敬鸢浮浚?）3.00~3.023.09~4.1（有效數(shù)不作要求）（2）變大變大【考點定位】探究彈簧的彈性勢能【名師點睛】此題是創(chuàng)新試驗，考查探究彈簧的彈性勢能試驗；關(guān)鍵是弄懂裝置的原理，并能正確地處理試驗數(shù)據(jù)；題目比較簡潔，考查考生處理基本試驗的實力。5．【2024·全國新課標Ⅰ卷】（5分）某同學用圖（a）所示的試驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為溝通電源，可以運用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz。打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學在試驗中沒有記錄溝通電的頻率，須要用試驗數(shù)據(jù)和其它題給條件進行推算。（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為_________，打出C點時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________．（2）已測得=8.89cm，=9.50cm，=10.10cm；當重力加速度大小為9.80m/，試驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出為________Hz。【答案】（1）（s1+s2）f（s2+s3）f（s3–s1）f2（2）40【6．【2024·北京卷】利用圖2裝置做“驗證機械能守恒定律”試驗。①為驗證機械能是否守恒，須要比較重物下落過程中隨意兩點間的。A．動能變更量與勢能變更量B．速度變更量和勢能變更量C．速度變更量和高度變更量②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導線及開關(guān)外，在下列器材中，還必需運用的兩種器材是。A．溝通電源 B．刻度尺 C．天平（含砝碼）=3\*GB3③試驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖3所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。已知當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打Ｏ點到打Ｂ點的過程中，重物的重力勢能變更量＝，動能變更量＝。=4\*GB3④大多數(shù)學生的試驗結(jié)果顯示，重力勢能的削減量大于動能的增加量，緣由是。A．利用公式計算重物速度B．利用公式計算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采納多次試驗取平均值的方法⑤某同學想用下述方法探討機械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度v，描繪v2-h圖像，并做如下推斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒。請你分析論證該同學的推斷依據(jù)是否正確?！敬鸢浮竣貯②AB③④C⑤該同學的推斷依據(jù)不正確。在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，依據(jù)可知，v2-h圖像就是過原點的一條直線。要向通過v2-h圖像的方法驗證機械能是否守恒，還必需看圖像的斜率是否接近2g?！军c睛：本題關(guān)鍵是結(jié)合探究功與速度變更關(guān)系的試驗原理進行分析，如本試驗中，明確小車的運動狀況，先加速，再勻速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運動，故須要測量勻速階段的速度；知道平衡摩擦力在本試驗中的作用．5．某同學在“探究小車速度隨時間變更的規(guī)律”的試驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動狀況，在紙帶上確定出0、1、2、3、4、5、6共7個測量點，其相鄰點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔為0.10s，試完成下面問題．(1)依據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以干脆得到的物理量是________．A．時間間隔B．加速度C．瞬時速度D．平均速度(2)依據(jù)紙帶上各個測量點間的距離，某同學已將1、2、3、5點對應(yīng)的時刻的瞬時速度進行計算并填入表中．求出4點對應(yīng)的時刻的瞬時速度_________．(要求保留3位有效數(shù)字)(3)在如圖所示的直角坐標系中作出小車的瞬時速度隨時間變更的關(guān)系圖線________．(4)由圖象求出小車的加速度a＝________m/s2.【答案】A0.3140.495（3）如圖所示；（4）圖線的斜率表示加速度，故：②依據(jù)s2?s1＝g(2T)2得，2．圖示為“探究合力功與物體動能變更的關(guān)系”的試驗裝置，只變更重物的質(zhì)量進行多次試驗，每次小車都從同一位置A由靜止釋放。請回答下列問題：（1）用螺旋測微器測量遮光條的寬度d，其示數(shù)如圖所示，則d=__________mm。（2）按正確試驗操作后，為了盡可能減小試驗誤差，若傳感器的示數(shù)為F，小車總質(zhì)量為M，重物的總質(zhì)量為m，A、B兩點間的距離為L，遮光條通過光電門的時間為t，則須要測量的物理量是______。（填選項）A．M、m、LB．F、M、L、tC．F、m、L、tD．F、M、L（3）在試驗誤差允許范圍內(nèi)，關(guān)系式______________________成立。（用測量的物理量表示）；【答案】（1）1.750（2）B（3）3．用圖甲所示的裝置做“探究小車所受合力的功與小車動能變更關(guān)系”的試驗。除了圖中的試驗器材外，還有為打點計時器供電的低壓電源、刻度尺和方木塊。請將下面的分析和試驗操作填寫完整。（1）某同學在試驗時，先取下小吊盤和砝碼，用方木塊墊高長木板遠離滑輪的一端，使小車連同紙帶沿長木板勻速運動，然后再掛上小吊盤和砝碼，調(diào)整滑輪，使牽引小車的細線與長木板平行，釋放小車，進行試驗。其中，“墊高長木板遠離滑輪的一端，使小車連同紙帶沿長木板勻速運動”的好處是___________（2）試驗中，用小吊盤和砝碼拉動小車運動，得到一條紙帶如圖乙所示。已知打點計時器的工作頻率是f，則記數(shù)點2對應(yīng)的速度大小為V2=__________（用圖中的x1、x2、x3和f表示）（3）用小吊盤和砝碼的總重力的大小作為小車受到的合力F，計算出小車運動的位移x對應(yīng)的功W；用小車運動的位移x對應(yīng)的末速度求出動能EK，則W和EK的大小關(guān)系應(yīng)當是__________________（選填W=EK或W>EK或WK）【答案】（1）消退了阻力的影響；用小車重力做功補償阻力的功；使小車所受的力僅為細線的拉力；便于求出小車所受合力的功；等等。（2）（3）4．某同學利用如圖甲所示試驗裝置驗證機械能守恒．半圓盤固定在豎直平面內(nèi)，盤面的水平刻度線標注著距離懸掛點O的高度，金屬小圓柱用細線懸掛于O點，將小圓柱拉至水平位置，然后由靜止釋放，小圓柱依次通過固定在不同高度的光電門，記錄小圓柱經(jīng)過各光電門所用時間，已知當?shù)刂亓铀俣葹間．（1）為計算出相應(yīng)速度v，該同學用螺旋測微器測量出小圓柱的直徑d，測量示數(shù)如圖乙所示，則d=____________mm。（2）該同學用橫坐標表示小圓柱下降高度h，縱坐標應(yīng)表示____（選填“v”或“v”），從而可以得2到一條過原點的直線。他求