2022届高考物理二轮复习 热点05 比较法

这是一份2022届高考物理二轮复习 热点05 比较法，共9页。试卷主要包含了直接比较法，间接比较法等内容，欢迎下载使用。
热点05  比较法比较法是将待测量与已知的标准量进行直接或间接的比较，从而测出待测量的一种测量方法，事实上，所有测量都是待测量与标准量进行比较的过程，广义上来都属于比较测量。比较法是物理测量中最普遍、最基本、最常用的测量方法。从比较方式的不同上看，比较法分为直接比较法和间接比较法。1．直接比较法直接比较法是将被测量与已知的同类物理量或标准量直接进行比较，来获得实验结果的方法。例如，用刻度尺测量长度，用量筒测量液体体积、用天平称物体的质量等均属于直接比较测量方法。2．间接比较法借助一些中间量，或将测量进行某种变换，来间接实现比较测量的方法称为间接比较法。（建议用时：30分钟）1．如图，一带有遮光条的滑块A置于长木板一端，将木板倾斜一定角度后，滑块可沿木板加速下滑，光电门B和C记录遮光条通过的时间分别为和，已知遮光条的宽度为d。（1）要测量滑块下滑时的加速度大小，还需测出的遮光条一个物理量是_________（用文字及字母表示）；滑块的加速度大小________（用已知量和测得量的字母表示）。（2）减小木板的倾角，重新实验，当倾角为时，测出，则滑块与木板间的动摩擦因数________。【答案】  滑块从B到C的时间t        【解析】（1）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度可得滑块通过光电门B的瞬时速度为滑块通过光电门C的瞬时速度为根据加速度定义可得加速度为由此可知需要测量滑块从B到C的时间t；（2）当倾角为时，测出，由此可知经过两个光电门的速度相等，即做匀速运动，滑块受重力、支持力和摩擦力，根据平衡条件可得可得2．某学习小组利用如图甲所示的装置验证动能定理。（1）如图乙所示，使用游标卡尺测量遮光条宽度，读数为_________mm。。（2）实验前将气垫导轨调节水平，实验中测出拉力传感器示数为F，滑块遮光条和拉力传感器的总质量M，遮光条宽度d，与光电门相连的数字计时器1和2（图中未画出）的读数为△t1、△t2，两光电门之间的距离为x，若在实验误差允许范围内，满足关系式__________，则可验证动能定理。（3）关于上述实验，下列说法正确的是（______）A．遮光条的宽度不宜过大B．托盘及砝码的质量应远小于滑块的质量C．两光电门之间的距离小一些利于减小误差D．该装置也可用于验证系统机械能守恒【答案】  6.20        AD【解析】（1）游标卡尺读数为固定刻度读数加可动刻度读数，图乙中主尺读数为0.6cm，可动刻度读数为所以游标卡尺读数为（2） 拉力传感器示数可看成滑块遮光条和拉力传感器的合力，如果满足则可验证动能定理；（3） A．遮光条的宽度越小，滑块的运动越接近匀速运动，所以遮光条的宽度不宜过大，故A正确；B．以滑块遮光条和拉力传感器为研究对象，拉力传感器直接测出来合力的大小，不需要满足托盘及砝码的质量应远小于滑块的质量，故B错误；C．为减小实验误差，两光电门之间的距离应大一些，故C错误；D．以滑块遮光条、拉力传感器、砝码和砝码盘为一个系统，该装置也可用于验证系统机械能守恒，故D正确。故选AD。3．某同学研究自由落体运动的规律时，将小球固定在刻度尺的旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息，实验装置如图1所示。如图2所示为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片I、II、III，相邻两帧之间的时间间隔为0.02s，刻度尺为毫米刻度尺。（1）图片II中小球的瞬时速度约为______m/s；（结果保留两位小数）（2）关于实验装置和操作，以下说法正确的是______；A．刻度尺应固定在竖直平面内B．固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺C．选择材质密度大的小球D．铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落（3）为了得到更精确的加速度值，该同学利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h，绘制了图像，如图3所示。其中P、Q分别为两个大小相同，质量不同的小球下落的图像，由图像可知______。A．图像的斜率表示小球下落的加速度B．小球P的质量等于小球Q的质量C．小球P的质量小于小球Q的质量D．小球P的数据算出的加速度值更接近当地重力加速度【答案】  1.40    ABC    D【解析】（1）图片II中小球的瞬时速度等于小球在图片I、III所示位置之间的平均速度，即（2）A．由于自由落体运动的方向是竖直向下，所以刻度尺应固定在竖直平面内，故A正确；B．实验时需要通过手机拍摄的照片来获取位置数据，为了能够精确读数，类似于用肉眼进行刻度尺读数的要求，摄像镜头应正对刻度尺，故B正确；C．为了尽量减小空气阻力对实验的影响，应选择材质密度大的小球，故C正确；D．铅垂线的作用是检验刻度尺是否固定在竖直平面内，故D错误。故选ABC。（3） A．根据运动学规律有所以v2-h图像的斜率表示小球下落加速度的2倍，故A错误；BCD．质量越大的小球，空气阻力对其下落加速度的影响越小，所以小球P的质量大于小球Q的质量，且小球P的数据算出的加速度值更接近当地重力加速度，故BC错误，D正确。故选D。4．某同学用如图甲所示的实验装置测当地的重力加速度。细绳一端固定在O点，另一端连接一个小球。通过改变绳长及光电门的位置，使小球通过轨迹最低点时，光电门恰好可以记录小球直径的挡光时间。（1）用游标卡尺测量小球直径，其示数如图乙所示，则小球的直径d=_____ cm。（2）将小球从与O点等高的水平位置静止释放，释放时，细绳绷紧。当小球通过最低点时，与光电门连接的数字计时器显示的挡光时间为t，则小球经过最低点时的速度大小v= ______（用题中所给符号表示）。（3）改变细绳的长度，小球均从与O点等高的水平位置静止释放，测量每次悬点O到小球球心的距离L和对应的挡光时间t，作出的图像，如图丙所示。若已知该图像的斜率为k，则当地的重力加速度=________（用题中所给符号表示），不计小球运动过程中受到的空气阻力。如需要提高测量重力加速度的精确度，可以采用的方法有_________（填一种方法即可）。【答案】  1.015            减小小球的直径、尽量用质量大的小球、较细的绳、减小空气阻力等【解析】（1）游标卡尺的精度为0.05mm，游标卡尺读数方法是主尺读数加上游标尺读数，所以（2）极短时间内的平均速度，代替小球经过最低点的瞬时速度，所以（3）由机械能守恒定律得所以结合图像的斜率为k，那么有则要提高测量重力加速度的精确度，可以采用的方法有减小小球的直径、尽量用质量大的小球、较细的绳、减小空气阻力等。5．某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，其右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B．用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量ma、mb；C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧（与a、b不连接），静止放置在平台上；D．细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；F．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；G．改变弹簧压缩量，进行多次测量。（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为______mm。（2）针对该实验装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证a、b两物体弹开后的动量大小相等，即______＝______（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的的弹性势能为______（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；③改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到xa与的关系图象如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为______（用上述实验数据字母表示）。【答案】  3.80    ma    mbs        μ＝【解析】（1） 挡光片的宽度（2）应该验证而a球通过光电门可求而b球离开平台后做平抛运动，根据整理可得因此动量守恒定律的表达式为弹性势能大小为代入数据整理得根据动能定理可得而联立整理得由题可得可得动摩擦因数6．（10 分）如图（a），光电门传感器固定在倾斜斜面下端附近，挡光片安装在滑块上。使用不同宽度的挡光片，挡光片前端在滑块上的位置相同。将滑块在斜面上同一位置由静止释放，测得若干组数据，如下表所示。序号挡光片宽度 Δx / m挡光时间 Δt / s速度 v/（m·s-1）10.3000.5100.5920.2000.3630.5530.1000.1960.5140.0600.1220.4950.0200.0430.4660.0100.0220.4670.0060.0130.46（1）由表中数据可得，使用较窄的挡光片可使______更接近挡光片前端经过光电门时的瞬时速度，挡光片前端经过光电门时的瞬时速度为 ______m/s；（2）适当选取表中的几组数据，在图（b）给出的坐标纸上画出相关图线。______根据画出的图线，可估算滑块沿斜面下滑的加速度为______m/s2。（保留小数点后二位）【答案】  平均速度    0.46    见解析    0.51【解析】（1）挡光片越窄时，平均速度越接近前端的瞬时速度。因此前端经过光电门时的瞬时速度约等于0.46m/s。（2）描点，连线如图所示根据可得图像的斜率解得