2021届高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题十八 力学实验 A卷

2021届高考物理二轮复习专题强化双击训练

专题十八 力学实验 A卷

1.某同学利用如图甲所示装置进行“研究匀变速直线运动”的实验。

（1）下列说法正确的有_______。

A.实验开始前，需要垫高长木板右端到合适高度，平衡摩擦力

B.钩码质量需要满足远远小于小车的质量

C.小车释放的位置应尽量远离滑轮

D.先接通电源，后释放小车

（2）实验中获得一条纸带，设纸带上计数点的间距为和，如图乙为用米尺测量该纸带上的和的情况，从图中可读出__________cm，已知打点计时器的频率为50 Hz，由此求得加速度的大小_________。

2.某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与其形变量的关系”的实验。

（1）某次在弹簧下端挂上钩码后，弹簧下端处的指针在刻度尺上的指示情况如图乙所示，此时刻度尺的读数_______。

（2）根据实验数据在图丙的坐标纸上已描出了多次测量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧长度x之间的函数关系点，请作出图线。

（3）根据所作出的图线，可得该弹簧的劲度系数_______N/m。（保留两位有效数字）

3.在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧测力计拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置O；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条。

（1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：

A.两根细绳必须等长

B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行

D.在用两个弹簧测力计同时拉细绳时要注意使两个弹簧测力计的读数相等

E.在用两个弹簧测力计同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧测力计拉时记下的位置O

其中正确的是_______。（填入相应的字母）

（2）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，和为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

①图乙中的F与两力中，方向一定沿方向的是_________。

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

4.某实验小组利用如图甲所示的装置测定重力加速度，小钢球从固定挡板A位置开始自由下落，测出小钢球通过光电门B的时间为，间的距离为h.

（1）现用游标卡尺测量钢球的直径d，示数如图乙所示，钢球直径____cm.

（2）小钢球通过光电门B时的速度_______；测定重力加速度的表达式________（用实验中测得的物理量符号表示）.

（3）为了减小实验的系统误差，可以____________（写出减小实验系统误差的一种方法）.

5.某学习小组为了测当地重力加速度，根据已有器材，设计如下实验.一较长铁质窄薄板用细线悬挂，在其下端附近，固定一小电动机，电动机转轴固定一毛笔，电动机可使毛笔在水平面内匀速转动.调整薄板与毛笔尖端的距离，可使毛笔在薄板上留下清晰的细线，如图甲所示.启动电动机，待毛笔连续稳定转动后，烧断细线，薄板竖直下落.图乙是实验后留有清晰细线的薄板.取底端某清晰的线记为O，每隔4条细线取一计数线，分别记为.将毫米刻度尺零刻线对准O，依次记录位置读数为10.57 cm、30.9 cm、60.96 cm、100.78 cm，已知电动机转速为3000 r/min.

（1）以上刻度尺读数有一数值记录不规范，正确记录值应为________cm.

（2）相邻计数线之间的时间间隔为________s.

（3）根据以上数据，测得当地重力加速度为_______.（结果保留三位有效数字）

6.如图是研究平抛运动的实验装置示意图，桌面上的小球经压缩状态的弹簧弹开后，飞出桌面做平抛运动。撞到带有白纸和复写纸的竖直长木板上，并留下痕迹A。重复实验，木板依次后退水平距离相同，都为x，小球撞在木板上，留下痕迹，测量点到同一点O的距离，其中O点与小球抛出时圆心位置等高。

（1）关于此实验，以下说法正确的是_______。

A.重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放小球

B.桌面必须严格保证水平

C.桌面必须尽量光滑，多次重复实验

D.一定会有

（2）利用题目中所给数据，可得到平抛运动的初速度为_______（已知当地重力加速度为g）。

7.如图甲所示是某研究性学习小组设计的“探究动能定理'”的实验装置.他们将光电门固定在直轨道上的O点，将拉力传感器固定在质量为M的小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮将小车与钩码相连，钩码的质量为m，用拉力传感器记录小车所受拉力F的大小，通过光电门记录遮光条通过光电门时的遮光时间t，结合遮光条的宽度d计算出小车通过光电门时的速度.

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则_________cm.

（2）用不同的钩码通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置（与O点之间的距离为的G点）由静止释放.用该实验方案______（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m；____________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；只要已知量和测得量满足关系式____________，即可得出做功与速度变化的关系.

8.某实验小组在做“验证机械能守恒定律”的实验时，提出了如图1所示的甲、乙两种方案.甲方案为利用重物自由落体运动进行实验，乙方案为利用小车在斜面上下滑进行实验.

（1）该小组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组应选择的方案是__________，理由是___________.

（2）若该小组采用甲方案的装置打出了一条纸带如图2所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，则根据纸带可计算出B点的速度大小为________m/s.（结果保留三位有效数字）

（3）该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出的图象如图3所示，根据图象可计算出当地的重力加速度_____.（结果保留三位有效数字）

答案以及解析

1.答案：（1）CD

（2）5.50（5.48~5.52均可）；2.40（2.38~2.42均可）

解析：（1）此实验只要使小车匀加速运动即可，则实验开始前，不需要平衡摩擦力，钩码质量也不需要满足远远小于小车的质量，A、B错误；小车释放的位置应尽量远离滑轮，且先接通电源，后释放小车，从而能充分利用纸带，C、D正确。

（2）由刻度尺读出；，根据，解得。

2.答案：（1）1.85 cm（11.83~11.87cm均可）

（2）图像见解析图

（3）49

解析：（1）由图示刻度尺可知，其分度值为1 mm，其示数为：11.85 cm；

（2）根据坐标系内描出的点作出图像如图所示：

（3）由图示图像可知，弹簧的劲度系数为：。

3.答案：（1）CE

（2）①

②B

解析：（1）细绳的作用是能显示出力的方向，所以不必等长，故A错误；两细绳拉橡皮条时，只要确保拉到同一点即可，橡皮条不一定在两细绳夹角的平分线上，故B错误、E正确；在拉弹簧测力计时必须要求弹簧测力计与木板平面平行，否则会因为摩擦力的存在影响力的大小，故C正确；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，两个弹簧测力计的读数不一定相等，D错误。

（2）F是通过作图的方法得到合力的理论值，由于误差的存在F和方向并不重合；合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的是等效替代法。

4.答案：（1）0.855

（2）；

（3）增大间距（或换直径更小的球）

解析：（1）钢球直径.

（2）小钢球通过光电门B时的速度；根据，解得重力加速度的表达式.

（3）为了减小实验的系统误差，可以增大间距或换直径更小的球.

5.答案：（1）30.90

（2）0.1

（3）9.75

解析：（1）记录结果应估读到毫米的下一位，正确读数应为30.90 cm.（2）电动机转速为，所以每隔0.02 s画线一次，相邻计数线之间的时间间隔为0.1 s.（3）利用求重力加速度，即.

6.答案：（1）AB

（2）

解析：（1）重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放小球，以保证每次弹出的初速度都相同，选项A正确；桌面必须严格保证水平，以保证小球做平抛运动，选项B正确；桌面光滑与否与实验精度无关，只要弹出时速度相同即可，选项C错误；由于竖直板的初始位移与抛出点的距离不一定也是x，则四点的时间间隔不一定相同，则不一定会有，选项D错误。

（2）由平抛运动的规律可知：，解得。

7.答案：（1）0.575

（2）不需要；需要；

解析：（1）游标卡尺的主尺读数为5 mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标尺读数为，所以最终读数为主尺读数+游标尺读数.（2）因为实验中要将细线的拉力作为小车所受的合外力，所以需要平衡摩擦力；因为拉力传感器可以直接测出细线的拉力，故不用将钩码的重力大小视为细线的拉力大小，故不需要满足M远大于m；要探究动能定理，需要满足关系式.

8.答案：（1）甲；采用乙方案时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙方案不能用于验证机械能守恒定律

（2）1.37

（3）9.75（9.70~9.90均正确）

解析：（1）采用乙方案时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙方案不能用于验证机械能守恒定律.而采用甲方案时，空气阻力较小，可以忽略，重物自由下落的过程中机械能守恒，可以用于验证机械能守恒定律.

（2）B点的速度大小等于两点间的平均速度的大小，即.

（3）在实验误差允许的范围内，该实验验证了机械能守恒定律，即重力势能的减少量等于动能的增加量，所以有，即，则图象的斜率，又通过图象获得图线的斜率，所以当地的重力加速度.