专题55 源于教材中辅助栏目的实验（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

这是一份专题55 源于教材中辅助栏目的实验（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练，文件包含专题55源于教材中辅助栏目的实验解析版-2023高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练docx、专题55源于教材中辅助栏目的实验原卷版-2023高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共21页， 欢迎下载使用。
2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十章  力学创新实验专题55 源于教材中辅助栏目的实验第一部分  知识点精讲1.力学创新型实验的特点(1)以基本的力学模型为载体,依托运动学规律和力学定律设计实验.(2)将实验的基本方法——控制变量法、处理数据的基本方法——图像法、逐差法融入到实验的综合分析之中.2.创新实验题的解法(1)根据题目情境,提取相应的力学模型,明确实验的理论依据和实验目的,设计实验方案.(2)进行实验,记录数据,应用原理公式或图像法处理实验数据,结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析.　3. 实验器材的等效与替换1.用气垫导轨代替长木板:应调整导轨水平,不必平衡摩擦力.2.用光电门、频闪相机代替打点计时器.3.用电子秤或已知质量的钩码等代替弹簧测力计.【热点解读】新课程教材，是高中物理学习的蓝本，教材中的辅助栏目，例如“科学漫步”、“做一做”等辅助栏目，都可能成为高考实验创新的素材。【命题角度】教材中的阅读材料“科学漫步”，蕴含了大量的物理知识，小到家用电器，大到航天飞行器的工作原理，从科学家生平到科学家探究科学的艰难历程，有很多都可以成为高考实验创新的命题素材。“做一做”等，与学生所学知识紧密结合，大多可以作为实验命题素材。第二部分 最新高考题精选1. （2022·全国理综乙卷·22）用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻（t=0）开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示：0123456050710941759250533294233回答下列问题：（1）根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：______；（2）当x=507m时，该飞行器速度的大小v=______m/s；（3）这段时间内该飞行器加速度的大小a=     m/s2（保留2位有效数字）。【名师解析】（1）飞行器第1s内的位移507m，第2s内的位移587m，第3s内的位移665m，第4s内的位移746m，第5s内的位移824m，第6s内的位移904m，则相邻1s内的位移之差接近∆x=80m，由匀变速直线运动的推论∆x=aT2，可判断出飞行器在这段时间内做匀加速运动；（2）当x=507m时飞行器的速度等于0-2s内的平均速度，则（3）由匀变速直线运动的推论∆x=aT2和逐差法，可得根据a==【参考答案】    ①. 相邻1s内的位移之差接近∆x=80m    ②. 547    ③. 79【名师点评】此题用雷达探测一高速飞行器的位置，实际上与打点计时器打出来纸带上点迹类似，可以采用纸带数据处理方法。涉及到的知识点主要有：匀变速直线运动的判断、匀变速直线运动瞬时速度和加速度、逐差法。2.（2021新高考辽宁卷）某同学阅读教材中的“科学漫步”栏目，对“流体的阻力（f）跟物体相对于流体的速度（v）有关”这一说法产生了兴趣，通过查阅资料得知：对于球形物体，二者间存在定量关系f=kv，k为比例系数。该同学为探究这一关系利用如图（a）所示装置测量k。具体操作如下：在柱状玻璃容器中注入某透明液体，将小球在液面处由静止释放，当小球运动到0刻度线处开始计时，每下落10cm记录一次时间，得到多组下落高度h与时间t的数据，作出h—t图像如图（b）中实线所示。（1）由h—t图像可知，从计时开始小球近似做          运动。（2）已知液体密度ρ=8.0×102kg/m2，小球体积V=5.0×10-10m3，质量m=4.0×10-6kg，结合h—t图像可得k=      kg/s（浮力不能忽略，取重力加速度g=9.8m/s2）。（3）若再用一个体积V相同，密度较大的球，重复上述实验，所得h—t图像也是一条直线，则该直线可能为图中的     虚线。【名师解析】（1）由h—t图像可知，从计时开始小球近似做匀速直线运动。（2）由h—t图像的斜率等于速度可知，小球下落速度v==m/s=m/s。小球在重力mg，浮力F=ρgV，阻力f=kv作用下做匀速直线运动，由平衡条件，可知mg=F+f，解得k=，将题给数据代入得k=5.3×10-6kg/s。（3）由mg=F+f，解得v=。若再用一个体积V相同，密度较大的球，则其质量m增大，所受浮力F=ρgV不变，重复上述实验，由v=可知小球在液体中下落的速度v增大，h—t图像的斜率变大，该直线可能为图中的①虚线。【参考答案】（1）匀速直线   （2）5.3×10-6   （3）①3 (2021新高考福建)某实验小组利用图（a）所示的实验装置探究空气阻力与速度的关系，实验过程如下：（1）首先将未安装薄板的小车置于带有定滑轮的木板上，然后将纸带穿过打点计时器与小车相连.（2）用垫块将木板一端垫高，调整垫块位置，平衡小车所受摩擦力及其他阻力.若某次调整过程中打出的纸带如图（b）所示（纸带上的点由左至右依次打出），则垫块应该_______（填“往左移”“往右移”或“固定不动”）.（3）在细绳一端挂上钩码，另一端通过定滑轮系在小车前端.（4）把小车靠近打点计时器，接通电源，将小车由静止释放小车拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图（c）所示.已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出.打出F点时小车的速度大小为__________m/s（结果保留2位小数）（5）保持小车和钩码的质量不变，在小车上安装一薄板.实验近似得到的某时刻起小车图像如图（d）所示，由图像可知小车加速度大小__________（填“逐渐变大”“逐渐变小”或“保持不变”）.据此可以得到的实验结论是__________.【名师解析】 （2）由于纸带上打出的点间距越来越大，说明小车做加速运动，平衡摩擦力过度，垫块应该往右移。（4）纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出，则两个相邻计数点之间的时间间隔为T=5×1/50s=0.10s。由做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打出F点时小车的速度大小为vF=×10-2m/s=0.15m/s。（5）根据v——t图像的斜率等于加速度可知，小车加速度大小逐渐减小，据此可以得到的实验结论是空气阻力随速度增大而增大。【参考答案】.（2）往右移    （4）0.15      （5）逐渐变小   空气阻力随速度增大而增大  4 （2020高考全国理综II）一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h0=0.590 m，下降一段距离后的高度h=0.100 m；由h0下降至h所用的时间T=0.730 s。由此求得小球B加速度的大小为a=_______m/s2（保留3位有效数字）。从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0 g和150.0 g，当地重力加速度大小为g=9.80 m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a′=_______m/s2（保留3位有效数字）。可以看出，a′与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：______________________。【参考答案】1.84  1.96  滑轮的轴不光滑（或滑轮有质量）【命题意图】本题考查加速度测量及其相关知识点。【解题思路】由h0-h=aT2，解得a=1.94m/s2。由牛顿第二定律，（0.150-0.100）×9.8N=（0.150+0.100）a’，解得a’=1.96m/s2。产生系统误差的原因是：受到空气阻力，滑轮摩擦阻力等。3.（5分）（2019全国理综III卷22）甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。（1）若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是       。（填正确答案标号）A.米尺 B.秒表 C.光电门 D.天平（2）简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答：                                                （3）实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，则该地的重力加速度大小为g=___m/s2。（保留2位有效数字）【参考答案】.（1）A（2）将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺。（3）9.7【名师解析】（1）若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用米尺显示每个照片对应的小球下落的位置。（2）实验时，将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺。（3）实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，由△x=58.7cm -24.5cm -24.5cm =gT2，解得该地的重力加速度大小为g=9.7m/s2。（保留2位有效数字）4、（2018高考全国理综III）甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。（2）甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为________（用L、L1和g表示）。（3）已知当地的重力加速度大小为g=9.80 m/s2，L=30.0 cm，L1=10.4 cm，乙的反应时间为__________s。（结果保留2位有效数字）（4）写出一条提高测量结果准确程度的建议：___________。 【参考答案】（1）（2分） （2） 0.2s （2分） （3）多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子【命题意图】  本题主要考查自由落体运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用教材知识解决实际问题的能力。【解题思路】根据题述，在乙的反应时间t内，尺子下落高度h=L-L1，由自由落体运动规律，h=gt2，解得t=。代入数据得：t=0.2s 第三部分 最新模拟题精选1．(本题6分) (2022广东佛山重点高中质检)乙同学为了测量自己的反应时间，进行了如下实验。如图所示，请甲同学用手捏住直尺，自己用一只手在直尺“0刻度”位置处做捏住直尺的准备，但手不碰到直尺，在看到乙同学松开手让直尺下落时，自己立刻捏住直尺，再读出捏住直尺的刻度，即可算出自己的反应时间。后期甲乙同学又合作设计了一种测量反应时间的“反应时间测量尺”，如图所示（1）经过多次实验，该同学捏住处刻度值的平均值为19.60cm，取重力加速度g=9.8 m/s2，则该同学的反应时间约为___________s（计算结果保留2位有效数字）（2）图中反应测量尺的标度合理的是___________（选填“A”或“B”）（3）实验时乙同学以手指恰不接触直尺为宜，如果两手指间距较大，则测得的反应时间___________ （选填“偏小”“无影响”或“偏大”）。
 【参考答案】．（1） 0.20s   （2） B   （3） 偏大    【名师解析】(1) 由公式   可得(2) 反应尺做自由落体运动，初速度为零，下落得越来越快，故B测量尺的标度合理；(3) 如果两手指间距较大，反应时间还包括了手向直尺运动的时间，故测得的反应时间偏大。 2.（2022山东临沂二模）很多智能手机都有加速度传感器。安装能显示加速度情况的应用程序，会有三条加速度图像，它们分别记录手机沿图甲所示坐标轴方向的加速度随时间变化的情况。某同学将手机水平拿到距离缓冲垫上方一定高度处，打开加速度传感器，然后松手释放，让手机自由下落，最终手机跌到缓冲垫上。观察手机屏幕上的加速度传感器的图线如图乙所示。
 请观察图像回答以下问题：（本题结果均保留2位有效数字）（1）由图乙可读出当地的重力加速度大小约为______m/s2；（2）手机自由下落的高度约为______m；（3）若手机的质量为187g，缓冲垫对手机竖直方向上的最大作用力约为______N。【参考答案】    ①. 10    ②. 1.3    ③. 6.5【名师解析】（1）[1] 由图乙可读出当地的重力加速度大小约为10m/s2。（2）[2]根据图乙可知，下落时间约为0.5s，故下落高度为（3）[3]根据图乙可知，缓冲时间0.2s，根据动量定理 ，联立解得 3．（6分）（2022河北名校联盟高一联考）如图甲所示，在一端封闭、长约的玻璃管内注满清水，水中放一个蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，然后将这个玻璃管倒置，在蜡块沿玻璃管上升的同时，将玻璃管水平向右移动．假设从某时刻开始计时，蜡块在玻璃管内每内上升的距离都是，玻璃管向右匀加速平移，每内通过的水平位移依次是、、、．图乙中y表示蜡块竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移，时刻蜡块位于坐标原点．（1）蜡块在竖直方向的速度________；（2）请在图乙中画出蜡块内的轨迹；（3）玻璃管向右平移的加速度大小_______．【参考答案】．（1）0.1（2分）（2）如图所示（2分）（3）（或0.05）【名师解析】：（1）蜡块在竖直方向做匀速直线运动，速度，解得．（2）蜡块在竖直方向上做匀速直线运动，在水平方向上向右做匀加速直线运动，根据题中的数据画出蜡块的轨迹．（3）由，解得． 4.（2022山东部分重点高中联考）如图甲所示，点光源位于S，右侧为竖直放置屏幕的横截面，P点位于S与屏幕之间的中点，且SP连线垂直于屏幕。让一个小球从P点静止释放，光照射小球形成影子，影子在屏幕上移动情况被数码相机连拍功能拍摄下来。图乙为拍摄到影子下落过程中的部分图像，已知该数码相机每秒拍摄10次，空气阻力忽略不计。 （1）影子运动至位置C时的速度为        m/s；此时小球的速度为        m/s（保留两位有效数字）（2）若影子的v-t图像如图所示，可求得当地的重力加速度g=        。（用字面表示）【参考答案】 (1)3.6  （2分）   (2). 1.8 （2分）   (3).   （2分）【名师解析】（1）根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得影子运动至位置C时的速度为vC=×10-2m/s=3.6m/s；根据相似三角形知识可知，此时小球的速度为v=0.5 vC=1.8m/s。（2）由v=2gt，可知k=2g=b/a，解得g=。5.随着环保节能意识的增强，自行车重新成为短途出行的重要交通工具，它不仅能保 护环境，节约能源，而且相比走路感觉更“省力’’。某同学想通过简单的器材，包括“台秤，卷尺和秒表”，验证是否“省力”。他认为是否“省力”需比较同等条件下人所消耗的能量多少。（1）步骤一：估测一个人沿直线步行距离s所消耗的能量E1他认为人步行消耗的主要能量用于克服重力做功，运用上述器材，他测量了“人的质量m，腿长L，步幅d”，重力加速度为g，运用上述物理量符号可得E1（写表达式）。（2）（单选题）一个体重为60kg普通高中男生，步行100米，消耗能量约（ ）A．8J B．80J C．800J D．8000J（3）步骤二：估测一个人骑自行车沿直线前进一段距离s所消耗的能量E2他假定人骑自行车前进时阻力不变。人骑自行车从静止开始，先做加速运动，再匀速运动，后停止蹬车自行滑行。测量了“人和车的总质量M，骑车匀速前进距离s．和对应的时间t”，量了停止蹬车后，人和自行车滑行的距离s2运用上述物理量符号可得E2（写表达式）。最后比较E1和E2，即可验证是否“省力”。【参考答案】（1）（2）D （3）【名师解析】（1）根据题意 ，设人直立时重心高l，迈步时的重心高，则人的重心变化高度为l−则人的重心变化次数为，根据能量守恒，克服重力做的功，即行走消耗的能量 E1=（2）代入数据，解得 E1=8000J故选 D　  （3）骑车匀速前进的速度为：v=，停止蹬车后，人和自行车滑行过程，由动能定理得，-fs2=0-mv2全程动能定理得，-f（s+s2）=0-0  根据能量守恒，E2．等于克服摩擦力做的功，即E2=f（s+s2）  联立解得 E2=代入数据，E1＞E2，故省力．