2019-2020年高考物理高考題和高考模擬題分項版匯編專題12力學實驗含解析.doc

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2019-2020年高考物理高考題和高考模擬題分項版匯編專題12力學實驗含解析 1．【xx新課標Ⅰ卷】（5分）某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。（已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴） （1）由圖（b）可知，小車在桌面上是____________（填“從右向左”或“從左向右”）運動的。 （2）該小組同學根據(jù)圖（b）的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖（b）中A點位置時的速度大小為___________m/s，加速度大小為____________m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字） 【答案】（1）從右向左 （2）0.19 0.037 【解析】（1）小車在阻力的作用下，做減速運動，由圖（b）知，從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小，所以小車在桌面上是從右向左運動；（2）已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴，所以相鄰兩水滴間的時間間隔為：，所以A點位置的速度為：，根據(jù)逐差法可求加速度：，解得a=0.037 m/s2。 【考點定位】勻變速直線運動的研究 【名師點睛】注意相鄰水滴間的時間間隔的計算，46滴水有45個間隔；速度加速度的計算，注意單位、有效數(shù)字的要求。 2．【xx新課標Ⅲ卷】（6分）某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，將畫有坐標軸（橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm）的紙貼在水平桌面上，如圖（a）所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點（位于圖示部分之外），另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。 （1）用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O，此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖（b）所示，F(xiàn)的大小為_______N。 （2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A點；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖（a）中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。 （i）用5 mm長度的線段表示1 N的力，以O為作用點，在圖（a）中畫出力F1、F2的圖示，然后按平形四邊形定則畫出它們的合力F合； （ii）F合的大小為_______N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為________。 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則。 【答案】（1）4.0 （2）（i）如圖 （ii）4.0 0.05 【考點定位】驗證力的平行四邊形定則 【名師點睛】驗證力的平行四邊形定則中的作圖法要注意標明：力的標度、刻度、方向箭頭、大小和物理量名稱。 3．【xx新課標Ⅱ卷】（6分）某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。 實驗步驟如下： ①如圖（a），將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間?t； ③用?s表示擋光片沿運動方向的長度，如圖（b）所示，表示滑塊在擋光片遮住光線的?t時間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復步驟②、③； ⑤多次重復步驟④； ⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出–?t圖，如圖（c）所示。 完成下列填空： （1）用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和?t的關系式為= 。 （2）由圖（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字） 【答案】（1） （2）52.1 16.3（15.8~16.8） 【考點定位】勻變速直線運動的規(guī)律 【名師點睛】此題主要考查學生對勻變速直線運動的基本規(guī)律的運用能力；解題時要搞清實驗的原理，能通過運動公式找到圖象的函數(shù)關系，結(jié)合圖象的截距和斜率求解未知量。 4．【xx天津卷】如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律。 ①對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是______________。 A．重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘 B．兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正 C．精確測量出重物的質(zhì)量 D．用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物 ②某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50 Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示。紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有____________。 A．OA、AD和EG的長度 B．OC、BC和CD的長度 C．BD、CF和EG的長度 D．AC、BD和EG的長度 【答案】①AB ②BC 【考點定位】實驗——驗證機械能守恒定律 【名師點睛】本題的難點是對實驗原理的理解。 5．【xx北京卷】（18分）如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。 （1）打點計時器使用的電源是_______（選填選項前的字母）。 A．直流電源 B．交流電源 （2）實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是_______（選填選項前的字母）。 A．把長木板右端墊高 B．改變小車的質(zhì)量 在不掛重物且_______（選填選項前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 A．計時器不打點 B．計時器打點 （3）接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T。測得A、B、C……各點到O點的距離為x1、x2、x3……，如圖2所示。 實驗中，重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，可認為小車所受的拉力大小為mg。從打O點到打B點的過程中，拉力對小車做的功W=_________，打B點時小車的速度v=_________。 （4）以v2為縱坐標，W為橫坐標，利用實驗數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2–W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達式為_________________。根據(jù)功與能的關系，動能的表達式中可能包含v2這個因子；分析實驗結(jié)果的單位關系，與圖線斜率有關的物理量應是_________。 （5）假設已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2–W關系的是________。 【答案】（1）B （2）A B （3）mgx2 （4）v2=kW，k=（4.5~5.0） kg–1 質(zhì)量 （5）A 【解析】（1）打點計時器均使用交流電源，選B。 （2）平衡摩擦和其他阻力，是通過墊高木板右端，構(gòu)成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它們平衡，選A；平衡摩擦力時需要讓打點計時器工作，紙帶跟打點計時器限位孔間會有摩擦力，且可以通過紙帶上打出的點跡判斷小車的運動是否為勻速直線運動，選B。 （3）小車拖動紙帶移動的距離等于重物下落的距離，又小車所受拉力約等于重物重力，因此W=mgx2；小車做勻變速直線運動，因此打B點時小車的速度為打AC段的平均速度，則。 （4）由圖3可知，圖線斜率k≈4.7 kg–1，即v2=4.7 kg–1W；設小車質(zhì)量為M，根據(jù)動能定理有，變形得，即k=，因此與圖線斜率有關的物理量為質(zhì)量。 （5）若m不滿足遠小于M，則由動能定理有，可得，v2與W仍然成正比關系，選A。 【考點定位】探究動能定理實驗 【名師點睛】實驗總存在一定的誤差，數(shù)據(jù)處理過程中，圖象讀數(shù)一樣存在誤差，因此所寫函數(shù)表達式的比例系數(shù)在一定范圍內(nèi)即可；第（5）問有一定的迷惑性，應明確寫出函數(shù)關系，再進行判斷。 6．【xx江蘇卷】（8分）利用如題10–1圖所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關系．小車的質(zhì)量為M=200.0 g，鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g，打點計時器的電源為50 Hz的交流電． （1）掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到_____________________． （2）掛上鉤碼，按實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=9.80 m/s，利用W=mg算出拉力對小車做的功W．利用算出小車動能，并求出動能的變化量．計算結(jié)果見下表． 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在答題卡的方格紙上作出圖象． （4）實驗結(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，紙帶上打出間距均勻的點，則表明已平衡摩擦；（2）相臨計數(shù)點間時間間隔為T=0.1 s，；（3）描點畫圖，如圖所示。 ； （4）對整體，根據(jù)牛頓第二定律有：mg=（m+M）a，鉤碼：mg–FT=ma，聯(lián)立解得繩上的拉力：． 【考點定位】探究恒力做功與物體動能變化的關系 【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，根據(jù)牛頓第二定律求繩上的拉力，題目比較常規(guī)，難度不大． 1．【xx河南省南陽、信陽等六市高三第二次聯(lián)考】某同學為了探究求合力的方法，先用一個彈簧秤通過細線懸吊一個鉤碼；當鉤碼靜止時，彈簧秤的示數(shù)為2．00N;再用兩個彈簧秤a和b通過兩根細繩互成角度將該鉤碼懸吊其中b彈簧秤一端固定，a彈簧秤所拉細線如圖1所示水平向左，駕鉤碼靜止時，b彈簧秤的示數(shù)如圖2所示． （1）圖2中b彈簧秤的示數(shù)為________N;可求出a彈簧秤的拉力為_________N; （2）保持a彈簧秤及其所拉的細繩方向不變，將b及其所拉的細繩以O為軸沿逆時針方向在圖示平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中，b的示數(shù)_______．（選填‘‘變大”“變小”或“不變”） 【答案】 （1）2．50（2．49～2．51） （2）1．50（1．49～1．51） （3）變小 【解析】（1）依據(jù)儀器的讀數(shù)規(guī)則，由準確數(shù)字和估計數(shù)字組成，則b彈簧秤的示數(shù)為2．50N；a彈簧秤的拉力為 （2） 根據(jù)三力平衡特點，利用圖解法可知b的示數(shù)變小，如圖： 2．【xx廣東省惠州市4月模擬】如圖（a）由小車、斜面及粗糙程度可以改變的水平長直木板構(gòu)成伽利略理想斜面實驗裝置。實驗時，在水平長直木板旁邊放上刻度尺，小車可以從斜面平穩(wěn)地滑行到水平長直平面。利用該裝置與器材，完成能體現(xiàn)如圖（b）“伽利略理想斜面實驗思想與方法”的實驗推論（設重力加速度為g） （1）請指出，實驗時必須控制的實驗條件_____________________________________。 （2）請表述，由實驗現(xiàn)象可以得出的實驗推論：__________________。 （3）圖（C）是每隔Δt時間曝光一次得到小車在粗糙水平面上運動過程中的五張照片，測得小車之間的距離分別是S1、S2、S3、S4，由此可估算出小車與水平面的動摩擦因數(shù)=____________（需要用S1、S2、S3、S4、g、Δt字符表示）。 【答案】 （1）小車的垂直高度 （2）水平面越光滑，小車滑得越遠，當水平面完全光滑時，小車將滑向無窮遠 （3） 【解析】（1）根據(jù)伽利略“理想實驗”的內(nèi)容與原理可知，需要小車、球到達水平面時的速度是相同的，所以在實驗的過程中要求小車從同一個位置釋放，可知需要控制的條件為開始時小車的垂直高度；（2）根據(jù)實驗的情況，可以得出的結(jié)論為：水平面越光滑，小車滑得越遠，當水平面完全光滑時，小車將滑向無窮遠；（3）小車在水平面內(nèi)做勻變速直線運動，結(jié)合勻變速直線運動的推論，則：a=（S1+S2?S3?S4）/4△t2 根據(jù)牛頓第二定律可知：a=μmg/m=μg，所以水平面的動摩擦因數(shù)：μ=（S1+S2?S3?S4）/4g?△t2 【名師點睛】（1）根據(jù)伽利略“理想實驗”的內(nèi)容、方法、原理分析實驗的條件；（2）根據(jù)實驗的現(xiàn)象，以及斜面實驗的原理分析得出實驗的推論；（3）根據(jù)勻變速直線運動的推論和牛頓第二定律分別求出加速度，然后得出動摩擦因數(shù)的表達式． 3．【xx四川省涼山州高三第三次診斷】某實驗小組采用如圖甲所示的裝置探究功與速度變化的關系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，打點計時器工作頻率為50 Hz。 （1）為了消除運動過程中所受摩擦的影響，調(diào)整時應將木板____（選填“左”或“右”）端適當墊高以平衡摩擦力。 （2）實驗中，某同學打出一段紙帶如圖乙所示，相鄰兩計時點距離依次為：AB=3．50cm、BC=3．80cm、CD=DE=EF=FG=GH=4．00cm，則勻速運動的速度v=______m/s。 （3）根據(jù)多次測量的數(shù)據(jù)，畫出橡皮筋對小車做功W與小車勻速運動速度v草圖如圖丙所示，根據(jù)圖線形狀猜想，W與v的關系可能為________。 A．W∝ B．W∝v-1 C．W∝v-2 D．W∝v2 【答案】 （1）左； （2） 2； （3）D； 4．【xx廣東省揭陽市高三二?！坑萌鐖D所示的實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒。m2在高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。如圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標出），所用電源的頻率為50 Hz，計數(shù)點間的距離如圖所示。已知m1＝50 g、m2＝150 g，請計算：（當?shù)刂亓铀俣热?0 m/s2，計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字） （1）計數(shù)點5的瞬時速度v5= _________m/s； （2）在計數(shù)點0到5的過程中，系統(tǒng)動能的增量ΔEk＝____ J；系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp＝____ J。 【答案】（1）2．4 （2）0．58 （3）0．60 【解析】（1）根據(jù)在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可知打第5個點時的速度為：。 （2）物體的初速度為零，所以動能的增加量為： 重力勢能的減小量等于物體重力做功，故：△EP=W=mgh=0．60J。 5．【xx大連市高三二?！咳鐖D甲所示，在驗證動量守恒定律實驗時，小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動。然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)勻速運動，在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz，長木板右端下面墊放小木片用以平衡摩擦力。 （1）若獲得紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點間距（已標在圖上）。A為運動起始的第一點，則應選______段來計算A的碰前速度，應選_______段來計算A和B碰后的共同速度（填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。 （2）已測得小車A的質(zhì)量，小車B的質(zhì)量為，由以上測量結(jié)果可得碰前系統(tǒng)總動量為________，碰后系統(tǒng)總動量為________。（結(jié)果保留四位有效數(shù)字） （3）實驗結(jié)論：________________________________________________________________。 【答案】 （1）BC DE （2）1．035 1．030 （3）在實驗誤差允許范圍內(nèi)，碰前和碰后的總動量相等，系統(tǒng)的動量守恒 【解析】（1）A與B碰后粘在一起，速度減小，相等時間內(nèi)的間隔減小，可知通過BC段來計算A的碰前速度，通過DE段計算A和B碰后的共同速度． （2）A碰前的速度： ，碰后共同速度：． 碰前總動量：P1=m1v1=0.33.450=1.035kgm/s 碰后的總動量：P2=（m1+m2）v2=0.52.060=1．030kgm/s 可知在誤差允許范圍內(nèi)，AB碰撞過程中，系統(tǒng)動量守恒． 6．【xx鄭州市第三次質(zhì)量預測】實驗小組的同學利用彈簧測力計在水平放置的方木板上做“驗證共點力的合成規(guī)律的實驗”。 （1）同學們用坐標紙記下某次橡皮筋的結(jié)點位置O以及兩彈簧測力計施加的拉力的大小和方向，如圖所示。圖中每個正方形小格邊長均表示1．0N，利用作圖法可知F1與F2的合力大小為______N。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （2）實驗時，第一次用兩個彈簧測力計、第二次用氣一個彈簧測力計將橡皮筋的結(jié)點拉到同一位置，其目的是為了________。 （3）不改變測力計1的示數(shù)F1的大小，逐漸減小兩個彈簧測力之間的夾角。為使結(jié)點O位置保待不變，則另一測力計2的示數(shù)將__________ （填“增大”、“減小”或“不變）。 【答案】（1）6．5N （2）使力的作用效果相同 （3）減小 【解析】 （1）以表示兩力的線段作為鄰邊作平行四邊形，平行四邊形的對角線是兩力的合力，合力如圖所示，圖中每個正方形小格邊長均代表1．0N，F(xiàn)1與F2的合力大?。篎≈6．5N； （2）使合力與兩個分力同時作用時的作用效果相同。 （3）結(jié)點O位置保待不變，合力不變，不改變測力計1的示數(shù)F1的大小，逐漸減小兩個彈簧測力之間的夾角，如下圖所示，以O點為圓心，F(xiàn)1為半徑的圓弧上各點到F頂點的距離逐漸減小，測力計2的示數(shù)將減小。