专题37 力学实验（解析版三）2020年全国百所名校最新高考物理模拟试题全解汇编

2020 年全国百所名校最新高考模拟试题全解汇编 力学实验（三） 1、（2020·湖南省高三下学期 3 月线上联考）某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，同时测量弹簧的弹性 势能，实验装置如图甲所示，两滑块 A、B 上各固定一相同窄片。部分实验步骤如下： I.用螺旋测微器测量窄片的宽度 d； II.将气垫导轨调成水平； II.将 A、B 用细线绑住，在 A.B 间放入一个被压缩的轻小弹簧； IV.烧断细线，记录 A、B 上的窄片分别通过光电门 C、D 的挡光时间 t1、t2。 (1)若测量窄片的宽度 d 时，螺旋测微器的示数如图乙所示，则 d=_____mm。 (2)实验中，还应测量的物理量是______ A.滑块 A 质量 m1 以及滑块 B 的质量 m2 B.烧断细线后滑块 A、B 运动到光电门 C、D 的时间 tA、tB C.烧断细线后滑块 A、B 运动到光电门 C、D 的路程 x1、x2 (3)验证动量守恒定律的表达式是_____________ ；烧断细线前弹簧的弹性势能 Ep=________。(均用题中相 关物理量的字母表示) 【答案】 (1). 4.800 (2). A (3). (4). 【解析】 的 1 2 1 2 m m t t = 2 1 2 2 2 1 22 m md t t  +   (1)[1]螺旋测微器主尺的示数为 4.5mm，可动刻度的示数为 0.01mm×30.0=0.300mm，故 d=4.5mm+0.300mm=4.800mm (2)[2]验证动量守恒定律，需要测量滑块 A、B 的质量 m1 和 m2 故选 A (3)[3]根据动量守恒定律 其中 、 可得 [4]根据能量守恒定律可得，烧断细线前弹簧的弹性势能 2、（2020·江苏省扬州市高三下学期 3 月第二次检测）某小组测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验打点 计装置如图所示。一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮，木板上有一滑块，一端与通过 电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过细线跨过定滑轮与托盘相连。打点计时器使用的交流电源的频率 为 50Hz，在托盘中放入适量砝码，滑块开始向右运动，在纸带上打出一系列小点。 (1)如图是实验中获取的一条纸带，1、2、3、4、5、6、7 是计数点，相邻两计数点间还有 4 个打点未标出， 1 1 2 2 0m v m v− = 1 1 1 dv t = 2 2 2 dv t = 1 2 1 2 m m t t = 2 2 2 1 2 p 1 1 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 2 m mdE m v m v t t  = + = +   计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算滑块的加速度 α=_______m/s2；（保留 2 位有效数字） (2)为测量动摩擦因数，还需要测量的物理量有_______； A.木块的长度 L B.砝码的质量 m1 C.滑块的质量 m2 D.托盘和砝码 总质量 m3 E.滑块运动的时间 t (3)滑块与木板间的动摩擦因数 μ=_______。（用上述物理量的符号表示，重力加速度为 g） 【答案】 (1). 0.49 (2). CD (3). 【解析】 （1）[1]运用逐差法有 其中 T=3×5×T0=0.3s，代入数据解得 （3）[3]以系统为研究对象，由牛顿第二定律得 滑动摩擦力 的 3 2 3 2 ( )m g m m a m g − + 2 1 2 s sa T −= 2 22 1 2 2 0.1164 0.0723 m/s =0.49m/s0.3 s sa T − −= = 3 2 3m g f m m a− = +（ ）解得 （2）[2]要测动摩擦因数 μ，需要测出：滑块的质量 m2、托盘和砝码的总质量 m3。 故选 CD。 3、（2020·江苏省扬州市高三下学期 3 月第一次检测）物理小组的同学用如下图甲所示的实验器材测定重力 加速度。实验器材有：底座带有标尺的竖直杆、光电门 1 和 2 组成的光电计时器，其中光电门 1 在光电门 2 的上方，小球释放器（可使小球无初速释放）、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门 1 运动至光电 门 2 的时间 t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离 h。 (1)使用游标卡尺测量小球的直径如下图乙所示，则小球直径为_________cm。 (2)改变光电门 1 的位置，保持光电门 2 的位置不变，小球经过光电门 2 的速度为 v，不考虑空气阻力，小球 的加速度为重力加速度 g，则 h、t、g、v 四个物理量之间的关系式 h=________。 (3)根据实验数据作出 图象如上图丙所示，若图中直线斜率的绝对值为 k，根据图象得出重力加速度 g 大小为________。 【答案】 (1). 1.170 (2). (3). 【解析】 (1)[1] 主 尺 读 数 为 1.1cm ， 游 标 尺 读 数 为 0.05×14mm=0.70mm=0.070cm ， 所 以 最 终 读 数 为 2f m gµ= ( )3 2 3 2 m g m m a m g − +=µ h tt − 21 2 gt vt− + 2k1.1cm+0.070cm=1.170cm； (2)[2]小球经过光电门 2 的速度为 v，根据运动学公式得从开始释放到经过光电门 2 的时间 所以从开始释放到经过光电门 1 的时间 所以经过光电门 1 的速度 v 根据匀变速直线运动的推论得：两光电门间的距离 (3)[3]由公式 得 若 图线斜率的绝对值为 k，则 所以重力加速度大小 4、（2020·山东高三模拟试题）某同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。实验时，把数 据记录在表格中，数据是按加速度大小排列的，第 8 组数据中小车质量和加速度数据漏记 ' vt g = '' ' vt t t tg = − = − v gt v gt′ = ″ = − ' 21 2 2 v vh t vt gt += = − 21 2h gt= 1 2 h v gtt = − h tt − 1 2k g= 2g k=组号 F/N m/kg a/m•s2 1 0.29 0.86 0.34 2 0.14 0.36 0 39 3 0.29 0.61 0.48 4 0.19 0.36 0.53 5 0.24 0.36 0.67 6 0.29 0.41 0.71 7 0.29 0.36 0.81 8 0.29 9 0.34 0.36 0.94 (1)该同学又找到了第 8 组数据对应的纸带以及小车质量，纸带如图乙所示。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点之间还有 4 个打出来的点未画出。请你帮助该同学求出第 8 组中 的加速度 a=___m/s2； (2)如果要研究加速度与力的关系，需取表格中___组数据（填组号），做 图像；如果要研究加速度与 质量的关系，需取表格中____组数据（填组号），做 图像。这种研究方法叫做_____法； (3)做出 图像如图丙所示，由图像_____（填“可以”或“不可以”）判断 a 与 m 成正比。 . a F− a m− a m−【答案】 (1). 0.90（0.89~0.92） (2). 2、4、5、7、9 (3). 1、3、6、7、8 (4). 控制变量 (5). 不可以 【解析】 (1)[1]每两个相邻点之间还有 4 个打出来的点未画出，故相邻点之间的时间间隔为： T=0.02×5s=0.1s 根据逐差公式可得 ， 故加速度为 代入数据可得 (2)[2]研究加速度与力的关系，需要保证质量不变，选取 2、4、5、7、9 组数据。 [3]研究加速度与质量的关系时，需要控制力 F 不变，选取 1、3、6、7、8 组数据。 [4]涉及多个变量时，需要控制其他变量恒定，改变其中一个变量，这种方法为控制变量法。 (3)[5]分析丙图可知， 图线为曲线，并不能说明是正比例关系，故应作 图线，研究 a 与 成正 比关系。 . 2 34 12 12x x a T− = 2 23 01 22x x a T− = ( )34 23 12 01 24 02 04 02 02 2 2 24 4 4 x x x x x x x x xa T T T + − + − − −= = = 2 2 2 2 10.10 3.25 3.25 10 m / s 0.90m / s4 01a −− −= × =× ． a m− 1a m − 1 m5、（2020·普通高等学校全国统一考试内参模拟一全国 III 卷）木一木间动摩擦因数约为 0.3，实验室中测量 某木块与木板间动摩擦因数 (1)采用图甲所示实验装置，正确进行实验操作，得到图乙所示的一条纸带。从某个清晰的打点开始依次标 注 0、1、2、3、4、5、6，分别测出 0 点到各点的距离 d1、d2、d3、d4、ds、d6。已知打点周期 T，求得各点 木块运动速度 vi，其中第 4 块木块的速度 v4=___________；取 0 点时刻为零时刻，作 v－t 图得到木块加速 度为 a，已知木块的质量 M、钩码的总质量 m 及当地重力加速度 g，则木块与木板间动摩擦因数 =___________。 (2)关于上述实验操作过程：长木板必须保持___________（填“倾斜”或“水平”） 【答案】 (1). (2). (3). 水平 【解析】 (1)[1]根据木块运动第 4 点的瞬时速度等于 3、5 两个计点的平均速度，即可得 [2]对木块与钩码为对象，根据牛顿第二定律可得 解得木块与木板间动摩擦因数 (2)[3]由于该实验需要测量木块与木板间动摩擦因数，不需要平衡摩擦力，所以长木板必须保持水平。 6、（2020·河南省开封市高三下学期 3 月模拟）在探究物体的加速度与力的关系时，我们使用了图甲所示装 µ µ 5 3 2 d d T − ( )mg m M a Mg − + 35 5 3 4 2 2 x d dv T T −= = mg Mga m M µ−= + ( )mg m M a Mg µ − +=置，在实验时保持小车及车中砝码的总质量不变，将细线下端悬挂砝码及砝码盘的总重力作为小车受到的 合力，用打点计时器测出小车运动的加速度 a. （1）关于实验操作，下列说法正确的是________ A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行 B．在平衡摩擦力时，应将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码盘的牵引下恰好做匀速直线运动 C．实验中小车的加速度越大越好 D．实验时应先接通电源后释放小车 （2）图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的 5 个计数点 A、B、C、 D 、E，相邻两个计数点之间都有 4 个点迹未标出，测出各计数点到 A 点间的距离如图乙所示．已知所用 电源的频率为 50Hz，打 B 点时小车的速度 vB＝________ m/s，小车的加速度 a＝______ m/s2 【答案】 (1). AD (2). 0.316 (3). 0.93 【解析】 (1)[1]A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故 A 正确； B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不应悬挂钩码，故 B 错误； C．实验中小车 加速度太大，纸带上打出的点就越少，不利于实验，故 C 错误； D．打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放木块，而当实验 结束时应先控制木块停下再停止打点计时器，故 D 正确。 故选 AD； (2)[2]已知打点计时器电源频率为 50Hz，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为 的B 点对应的速度 [3]由逐差法得，小车运动的加速度为 5 0.02s 0.1sT = × = 0.0632 m/s 0.316m/s2 0.02 AC B xv T = = = 2 2 0.93m/s4 CE ACx xa T −= =