黑龙江省安达七中2020届高三上学期寒假考试（5）物理试卷

物理试卷五

一、实验题

1.某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。

(1)实验中必要的措施是(   )
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如下图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出);;则小车的加速度__________(要求充分利用测量数据),打点计时器在打B点时小车的速度__________m/s;(结果均保留两位有效数字)

2.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。保持桌面水平,用手轻推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)

1.由图(b)可知,小车在桌面上是__________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。
2.该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为__________,加速度大小为__________。(结果均保留2为有效数字)

3.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量为__________cm;
(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是__________;(填选项前的字母)
A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量与弹力的关系图线,图线的段明显偏离直线,造成这种现象的主要原因是__________.

4.一位同学做“探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系”所测的几组数据如表,请

你根据表中数据作出分析。

(1)在坐标图上作出F-x图线。

(2)写出图线的函数表达式(x用cm作单位):　___________________。 

(3)函数表达式中常数的物理意义:______________________________。 

5.“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图.

(1).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 

(2).图乙中的 _____(填“F”或“F/”)是力和合力的测量值.

(3).同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是(   )

A.两根细绳必须等长 
B.橡皮条应与两绳夹角的角平分线在同一直线上 
C.为了读数方便,可以使弹簧测力计与木板平面成一定倾角 
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些 

(4).在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么实验结果是否会发生变化?答: _____(填“会”或“不会”)

6.下面是关于“验证力的平行四边形定则”的实验.

某同学的实验操作主要步骤如下：

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．用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳，细绳的另外一端系着绳套；

C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，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；

D.按选好的标度，用铅笔盒刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力和的图示，并用平行四边形定则求出合力F;

E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按照同一标度作出这个力的图示；

F．比较力和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。

(1)上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是____________________

(2)如图为利用实验记录的结果作出的图，则图中的_______是力和F2的合力理论值，______是力和的等效合力的实际测量值。

(3)如果某同学实验中测出的同时，还用量角器测量出和的夹角为75°。然后做出如下的几个推断，其中正确的是____。

A．将转动一定的角度，可以使合力F的方向不变

B．将转动一定的角度，可以使合力F的方向不变

C．保持的大小和方向不变，将逆时针转动30°，可以使合力F的大小和方向都不变

D．只有保持和的大小不变，同时转动一定的角度，才可能使合力F的大小和方向都不变

7.某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。途中，置于试验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一段与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：

（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车9（和钩码）可以在木板上匀速下滑。

（2）将n（依次取n=1,2,3,4,5）个钩码挂在轻绳右端，其余N-n各钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图像，经数据处理后可得到相应的加速度a。

（3）对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图像如图(b)所示：由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。

（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a-n图像。从图像可以看出：当物体质量一定是=时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。

（5）利用a–n图像求得小车（空载）的质量为_______kg（保留2位有效数字，重力加速度取）。

（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项钱的标号）

A．a–n图线不再是直线

B．a–n图线仍是直线，但该直线不过原点

C．a–n图线仍是直线，但该直线的斜率变大

8.如图所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验,图中上下两层水平轨道光滑.实验时把两辆小车前端细线所挂砝码盘和砝码的重力作为小车所受的拉力,通过控制装置使小车同时开始运动,然后同时停止.

1.安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使细线__________.

2.本实验通过比较小车的位移来比较小车的加速度的大小,能这样比较的理由是(   )

A.两小车运动时间相同,加速度与位移成反比
B.两小车运动时间相同,加速度与位移成正比
C.两小车运动位移相同,加速度与时间成正比
D.两小车运动位移相同,加速度与时间成反比

3.下列结论与实验事实相符的是(   )

A.小车所受拉力相同时,小车质量越大,加速度越大
B.小车所受拉力相同时,小车质量越小,加速度越大
C.小车的质量相同时,砝码盘与砝码重力越大,加速度越大
D.小车的质量相同时,缺码盘与祛码重力越小,加速度越大

9.如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

1.打点计时器使用的电源是__________(选填选项前的字母)。

A.直流电源     B.交流电源

2.实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是__________(选填选项前的字母)。

A.把长木板右端垫高         B.改变小车的质量

在不挂重物且__________(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。

A.计时器不打点         B.计时器打点

3.接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次去A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为、、……,如图2所示。

实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点打B点的过程中,拉力对小车做的功W=                         ,打B点时小车的速度v=                         。

4.以为纵坐标, W为横坐标,利用实验数据做如图3所示的图象。由此图象可得随W变化的表达式为_________________。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是_________。

5.假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图4中正确反映关系的是__________。

10.某兴趣小组利用如图8所示的装置来“探究合外力的功与物体动能变化的关系”他们通过改变光电门的位置和悬挂物的质量进行多次实验，采集多组数据．已知将此装置平衡摩擦后，小车总是由同一位置自由释放，小车上方固定一宽度为d的挡光板．

下列关于操作中的说法，正确的是______ ．
A.调整轨道的倾角至合适位置的标志是：悬挂物连带小车在轨道上匀速运动
B.实验时，使悬挂物的质量远小于小车的质量，就可以近似认为悬挂物的重力等于小车所受拉力
C.实验时，务必先接通光电门，待其正常工作后，再释放小车
D.多次实验时，一定要让小车由静止释放
本小组同学在实验中有不同操作和数据处理方式，你认为合理的说法是______ ．
A.甲同学把小车的末速度作为横坐标，拉力对小车做的功作为纵坐标，人为画出该图线后再分析得出结论
B.乙同学保持悬挂物的质量不变，以小车的位移作为纵坐标，以小车的末速度的平方作为横坐标，人为作出图线后能得出结论
C.丙同学保持小车的位移不变，以悬挂物的质量为纵坐标，以小车的末速度的倒数作为横坐标，人为作出图线后能得出结论
D.丁同学保持小车的位移不变，以悬挂物的质量为纵坐标，以小车和悬挂物的获得的总动能作为横坐标，人为作出图线后能得出结论
戊同学对实验数据进行分析．他把小车和悬挂物作为研究对象，悬挂物的重力作为合力，计算出的结果始终是：悬挂物重力做的功小于小车和悬挂物整体动能的增量，即没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，你认为导致此结果的主要原因是______ ．

11.某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A点。光电门固定在的正下方,在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出,取作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小,就能验证机械能是否守恒。

(1)用计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度应测量释放时的钢球球心到__________之间的竖直距离。

A.钢球在A点时的顶端  B.钢球在A点时的球心  C.钢球在A点时的底端

(2)用计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测最遮光条宽度,示数如图乙所示,其读数为_________cm。某次测量中,计时器的示数为0.0100s。则钢球的速度为________m/s。

(3)下表为该[I学的实验结果:

他发现表中的与之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点?请说明理由。

(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。

12.图甲是验证机械能守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行。

（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为       mm。

（2）在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间.为使气垫导轨水平.可采取的措施是       。

A.调节P使轨道左端升高一些 B.调节P使轨道左端降低一些

C.遮光条的宽度应适当大一些 D.滑块的质量增大一些

（3）正确进行实验操作，测出滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，已知重力加速度为g.现将滑块从图示位置由静止释放。

①若滑块经过光电门2时钩码未着地，测得两光电门中心间距L，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为，则验证机械能守恒定律的表达式是        。

②若滑块经过光电门2时钩码已着地，为验证机械能守恒定律，已测得钩码初始位置离地的髙度h，还需测量的一个物理量是         。

参考答案

1.答案：(1)AB;  (2)0.80;0.40

解析：(1)实验时,细线必须与长木板平行,以减小实验的误差,选项A正确;实验时要先接通电源再释放小车,选项B正确;此实验中没必要小车的质量远大于钩码的质量,选项C错误;此实验中不需平衡小车与长木板间的摩瘵力,选项D错误;故选AB。
(2)两点间的时间间隔;由逐差法可得:


.
打点计时器在打B点时小车的速度.

2.答案：1.从右向左  2.0.19;0.037

解析：1.小车受到摩擦力作用做减速运动,水滴间距离逐渐减小,故小车从右向左运动.

2.滴水的时间间隔,小车运动到A点时的速度,小车的加速度.

3.答案：(1)6.93; (2)A; (3)超过了弹簧的弹性限度

解析：(1)题图乙的示数为14. 66 cm,所以弹簧的伸长量为(14.66-7.73) cm =6. 93 cm
(2)为了得到较多的数据点,应逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后弹簧的长度和钩码的总重, 即A正确。
(3)不遵循胡克定律.说明超出了弹簧的弹性限度。

4.答案：(1)

(2)F=0.5x(N)

(3)常数表示弹簧的劲度系数

解析：(1)根据表格数据在F-x坐标图上描点,根据描的点作直线,使所描各点拟合在直线上(不在直线上的点均匀分布在直线两侧)。

(2)函数表达式为F=0.5x(N)。

(3)函数表达式中常数表示弹簧的劲度系数。

5.答案：(1)B  (2)F/  (3)D  (4)不会

解析：(1)本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同,采用的科学方法是等效替代法,故B正确
(20实验中F是由平行四边形定则得出的,而F'是通过实验方法得出的,是力和合力的实际测量值
(3)通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条时,不要求两细绳等长,故A错误;

拉橡皮条时只要确保拉到同一点即可,橡皮条不一定要在两细绳夹角的角平分线上, 故B错误;

测量力的实验要求尽量准确,为了减小实验的误差,操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,故C错误;

为了更加准确地记录力的方向,拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,故D正确,

(4)如果将细绳也换成橡皮条,只要将结点拉到相同的位置,实验结果不会发生变化

6.答案：（1）C、E；（2）F ，F′；（3）AB

解析：(1)力的合成遵循平行四边形定则，力的图示法可以表示出力的大小、方向和作用点，因而要表示出分力，必须先测量出其大小和方向，故步骤C中遗漏了方向；合力与分力是一种等效替代的关系，替代的前提是等效，实验中合力与分力一定产生相同的形变效果，故步骤E中遗漏了使结点到达同样的位置。

(2)本实验采用了“等效法”,与的合力的实际值测量值为一个弹簧拉绳套时的弹簧的弹力大小和方向,而理论值是通过平行四边形定则得到的值。所以F是和的合力的理论值,F′是和的合力的实际测量值。

(3)由平行四边形定则得：

A. 根据图象可得：将转动一定的角度，可以使合力F的方向不变，故A正确；

B. 根据图象可得：将转动一定的角度，可以使合力F的方向不变，故B正确

C. 保持的大小和方向,将逆时针转动30∘，合力F发生变化，故C错误；

D. 保持和的大小不变，转动一定的角度，合力F发生变化，故D错误；故选：AB.

7.答案：

（3）0.39

（4）a-n图线如图

（5）0.45 kg

（6）BC

解析：3.因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，故将（2，0.78）代入可得。

4.根据描点法可得如图所示图线：

5.根据牛顿第二定律可得，变形可得，如果绳子的拉力近似等于发麻的重力，则必须满足，故，故斜率，根据图像以及m=0.01kg，可得M=0.45kg。

6.因为如果不平衡摩擦力，则满足的形式，即，所以故不过原点，但仍是直线，A错误B正确，因为，代入可得，故直线的斜率变大，故C正确。

8.答案：1.水平; 2.B; 3.BC

解析：1.由题目要求,用砝码盘与砝码的重力作为小车所受的拉力,故实验时,细线应水平.
2.由知,比较与的关系,控制相同,则加速度与位移成正比,故B选项正确.
3.当小车所受拉力一定时,小车质量越大,加速度越小,而质量一定时,拉力越大,加速度越大, 故B、C选项正确.

9.答案：1.B; 2.A; B; 3. ,
4. ,质量
5.A

解析：1.根据打点计时器工作原理,应使用交流电源,所以选B。
2.验证功能定理平衡摩擦力和其他阻力时,应先不挂重物,把长木板右端垫起适当高度,在小车后面挂上纸带,接通电源,轻推小车,给小车一个初速度,测量纸带上点的间隔是否均匀,若均匀,则已平衡摩擦力和其他阻力,若不均匀,则再适当调节长木板右端垫的高度。所以第一空选A,第二空选B。
3.从O点到B点过程中,小车受到拉力大小为mg,位移大小为,所以拉力对小车做的功为.匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这一段的平均速度。
4.由图像可知,其斜率,所以。由题意可知, 的单位,W的单位为J。

又,,W的单位也可以表述为。

得图像斜率单位为,所以与图像斜率有关的物理量应是质量。
5.由功能关系得, 。故图象为过原点的直线,所以选A。

10.答案：BCD；BD；小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点获得瞬时速度的位移

解析：解：①A、调整轨道的倾角至合适位置的标志是：小车在不悬挂重物的情况下，在轨道上匀速运动，故A错误；
B、为了使轻绳的拉力可以近似认为等于重物的重力，则要求悬挂物的质量远小于小车的质量，故B正确；
C、实验时应先接通光电门，待其正常工作后，再释放小车，故C正确；
D、多次实验时，要让小车由静止释放，否则不能求出动能的变化量，故D正确．
故选：BCD
②A、对小车，根据动能定理得：，应把小车的末速度的平方作为横坐标，拉力对小车做的功(W)作为纵坐标，作出的图象为直线，进而分析得出结论，故A错误；
B、对小车和重物组成的系统，根据动能定理得：，保持悬挂物的质量不变，应以小车的位移作为纵坐标，以小车的末速度的平方作为横坐标，作出的图象为直线，进而分析得出结论，故B正确；
C、对小车和重物组成的系统，根据动能定理得：，保持小车的位移不变，以悬挂物的质量为纵坐标，以小车和悬挂物的获得的总动能作为横坐标，作出的图象为直线，进而分析得出结论，故C错误，D正确；
故选：BD
由于小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点获得瞬时速度的位移，所以悬挂物重力做的功小于小车和悬挂物整体动能的增量．
故答案为：①BCD；②BD；③小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点获得瞬时速度的位移．
①根据平衡摩擦力的原理可知，平衡摩擦力时不能挂重物，只有当悬挂物的质量远小于小车的质量时，才能用重物的重力代替绳子的拉力，实验时应先接通光电门，再释放小车；
②分别对小车和小车、重物组成的系统，应用动能定理列式分析，作图时要作直线图象，只有过原点的直线图象才能得出成正比的关系；
③实验时，小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点的位移，导致了实验误差．
解决实验问题的关键是明确实验原理，同时熟练应用基本物理规律解决实验问题，知道实验前应先平衡摩擦力，明确只有当悬挂物的质量远小于小车的质量时，才能用重力的重力代替绳子的拉力，难度适中．

11.答案：(1)B  (2)1.50(1.49~1.51都算对);1.50(1.49~1.51都算对)

(3)不同意,因为空气阻力会造成小于,但表中大于

(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l,计算时,将v折算成钢球的速度

解析：(1)高度变化要比较钢球球心的高度变化。

(2)毫米刻度尺读数时要估读到毫米下一位,由代入数据可计算出相应速度。

(3)从表中数据可知,若有空气阻力,则应为,所以不同意他的观点。

(4)实验中遮光条经过光电门时的速度大于钢球经过A点时的速度,因此由计算得到的偏大,要减小与之间的差异可考虑将遮光条的速度折箅为钢球的速度。

12.答案：(1)13.50     (2)A   

(3)①  

②遮光条通过光电门2的时间

解析：（3）①  由于遮光条通过光电门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度,因此滑块经过光电门时的瞬时速度为,那么滑块经过光电门1的瞬时速度为：；

滑块经过光电门2的瞬时速度为：；

根据实验原理可知，该实验中需要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能是否守恒，故需要测量的物理量为：滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离L，滑块的质量M.

钩码和滑块所组成的系统为研究对象,其重力势能的减小量为：，

系统动能的增量为：；

因此只要比较二者是否相等，即可验证系统机械能是否守恒。

则为：；

②若滑块经过光电门2时钩码已着地，为验证机械能守恒定律，已测得钩码初始位置离地的高度h，

结合以上的实验原理，还需测量的一个物理量是遮光条通过光电门2的时间。