2020届高三全国名校联考12月月考物理力学实验试题及答案二

2020 届高三全国名校联考 12 月月考物理力学实验试题及答案二 1、（2020·甘肃省甘南藏族自治州合作一中高三上学期期中）某同学在测量长度时，游标卡尺的读数如下图所示，读 得的数值是_________cm。 【答案】1.095 【解析】 游标卡尺的主尺读数为 10mm，游标尺上第 19 个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为 所以最终读数为 2、（2020·陕西省高三第一次模拟考试）某同学在“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器（频 率为 50Hz，即每 打一个点）记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出 A、B、C、D、E、F、G 共 7 个计数点．其相邻点间还有 4 个点未画出．其中 、 、 、 、 、 ，小车运动的加速度为___ ，在 F 时刻的瞬时速度为____ 保留 2 位有效数字 。 【答案】 (1). 0.62 (2). 0.98 【解析】 [1]．相邻点间还有 4 个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔 T=0.1s。在纸带中，连续相等时间内的位移之差 △x=0.62cm，根据△x=aT2 得 19 0.05mm=0.95mm× 10mm 0.95mm=10.95mm=1.095cml = + 0.02s 1 7.05cmx = 2 7.67cmx = 3 8.29cmx = 4 8.91cmx = 5 9.53cmx = 6 10.15cmx = 2m / s m / s( ) 2 2 2 0.62 10 0.62m/s0.01 xa T −×=  ＝ ＝[2]．F 点的瞬时速度等于 EG 段的平均速度，则 3、（2020·甘肃省甘南藏族自治州合作一中高三上学期期中）在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验 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，OB 和 OC 为细绳套． （1）图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法中正确的是___________． A．图乙中的 F 是力 F1 和 F2 合力的理论值，F′是力 F1 和 F2 合力的实际测量值 B．图乙中 F′是力 F1 和 F2 合力的理论值，F 是力 F1 和 F2 合力的实际测量值 C．在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果没有影响 D．在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果有影响 （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 【答案】 (1). BC (2). B 【解析】 【分析】 由于实验误差的存在，导致 F1 与 F2 合成的理论值（通过平行四边形定则得出的值）与实际值（实际实验的数值）存在 差别，只要 O 点的作用效果相同，是否换成橡皮条不影响实验结果； （1）F1 与 F2 合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值，而实际值是单独一个力拉 O 点的时的值，因此 F′是 F1 与 F2 合成的理论值，F 是 F1 与 F2 合成的实际值，故 A 错误，B 正确；由于 O 点的作用效果相同，将两个细绳套换成两 的 ( ) 2 5 6 9.53 10.15 10 0.98m/s2 0.2F x xv T −+ ×+ =＝ ＝根橡皮条，不会影响实验结果，故 C 正确，D 错误．故选 BC． （2）两个力作用和一个力作用的效果相同，即使节点到达同一个位置，所以本实验采用的方法是等效替代法，故 ACD 错误，B 正确．故选 B． 4、（2020·甘肃省甘南藏族自治州合作一中高三上学期期中）某实验小组应用如图甲所示装置“探究加速度与物体受 力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为 m，所用的打点计时器所接的交流电的频率为 50Hz，实 验步骤如下： A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直； B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动； C.挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度； D.改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤 C，求得小车在不同合力作用下的加速度. 根据以上实验过程，回答以下问题： (1)对于上述实验，下列说法正确的是（ ） A.小车 加速度与砝码盘的加速度大小相等 B.实验过程中砝码盘处于超重状态 C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行 D.弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半 E.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量 (2)实验中打出的一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度为________m/s2.（结果保留 2 位有效数字） 的(3)由本实验得到的数据作出小车的加速度 a 与弹簧测力计的示数 F 的关系图象，与本实验相符合的是（ ） 【答案】 (1). C (2). 0.16 (3). A 【解析】 (1)A、由图可知，小车的加速度是砝码盘的加速度大小的 2 倍，故 A 错误； B. 实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故 B 错误； C. 与小车相连的轻绳与长木板一定要平行，保证拉力沿着木板方向，故 C 正确； D. 实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半，故 D 错误； E. 由于不需要把砝码的重力作为小车的拉力，故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故 E 错误； 故选 C (2)设相邻两个计数点之间的位移分别为 x1、x2、x3，相邻两个计数点之间的时间间隔 T=5×0.02s=0.1s， 由△x=aT2 结合作差法得： m/s2=0.16m/s2 (3)由题意可知，小车的加速度 a 与弹簧测力计的示数 F 的关系应该是成正比，即为过原点的一条倾斜直线，故 A 与本 实验符合．故选 A. 5、（2020·广西省名校高三上学期 12 月模拟）某实验小组采用图甲所示的装置探究“功与速度的关系”，图中小车中 可放砝码。实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器的工作频率为 50Hz。 (1)实验的部分步骤如下： ①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码； 3 1 2 2 0.0384 0.0352 2 2 0.01 x xa T − −= = ×②将小车停在打点计时器附近，__________，__________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，小车停 下后__________； ③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作。 (2)如图乙所示是钩码质量为 0.050kg、砝码质量为 0.10kg 时得到的一条纸带，在纸带上选择计数的起始点 O 及 A、B、 C、D 和 E 五个计数点，每两个计数点间还有 3 点未画出，由图乙可获得各计数点到 O 的距离 s 及对应时刻小车的瞬 时速度 v，表格中是小李同学读取的数据和算出的数据，其中 C 点他没有读数和计算，请你帮小李填完表格中 C 点的 数据④__________cm 和⑤__________m/s。 (3)在小车运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，___________做正功、___________做负功。 (4)实验小组根据实验数据绘出了图丙中的图像（其中 ），根据图像可获得的结论是 ________________________________________。 【答案】 (1). 接通电源 (2). 释放小车 (3). 断开开关 (4). 5.10 (5). 0.49 (6). 钩码的重力 (7). 小车受到的阻力（含摩擦力和纸带对它的拉力） (8). 小车初、末速度的平方差与位移成正比 【解析】 (1)②[1][2][3]将小车停在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点， 小车停下后断开开关。 (2)[4][5]由图示刻度尺可知，其分度值为 ，示数为 ；打 点时的速度 (3)[6][7]由图示可知，小车在钩码的重力作用下加速运动，运动过程中小车受到阻力作用，故钩码的重力对小车做正功， 小车所受的阻力对小车做负功。 (4)[8]由图示图象可知：小车速度平方的差值与小车位移成正比，即小车初、末速度的平方差与位移成正比。 6、（2020·福建省厦门市双十中学高三上学期 12 月月考）气垫导轨是一种常用的实验仪器，它利用气泵使带孔的导轨 2 2 2 0v v v∆ = − 1mm 5.10cm C 2(7.15 3.20) 10 m 0.49m/s4 4 0.02sC BDv T −− ×= = ≈×与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，此时滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．现利用气垫导轨来研究功能 关系．如图甲所示，在气垫导轨的左端固定一轻质弹簧，轨道上有滑块 A 紧靠弹簧但不连接，滑块的质量为 m，重力 加速度为 g． （1）用游标卡尺测出滑块 A 上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度 d=______cm； （2）利用该装置研究弹簧对滑块做功 大小；某同学打开气源，调节装置，使滑块可以静止悬浮在导轨上，然后用力 将滑块 A 压紧到 P 点，释放后，滑块 A 上的挡光片通过光电门的时间为△t，则弹簧对滑块所做的功为 ____________．（用题中所给字母表示） （3）利用该装置测量滑块与导轨间的动摩擦因数；关闭气源，仍将滑块 A 由 P 点释放，当光电门到 P 点的距离为 x 时， 测出滑块 A 上的挡光片通过光电门的时间为 t，移动光电门，测出多组数据（滑块都能通过光电门），并绘出 图 象．如图丙所示，已知该图线斜率的绝对值为 k，则滑块与导轨间的滑动摩擦因数为____________． 【答案】 (1). 0.960 (2). (3). 【解析】 试题分析：（1）游标卡尺的读数为 （2）由于光电门非常窄，所以通过光电门的平均速度近似等于瞬时速度，故通过光电门的速度为 ，故根据动 能定理可得弹簧对滑块所做的功为 （3）每次都有 P 释放，则每次弹簧弹性势能都相同，由能量转化和守恒可得： ①，解得： ②，由于 ，故 ，带入可得： 考点：研究功能关系实验 的 2 1x t − 21 ( )2 dm t∆ 2 2 d gk 19 12 9.60 0.96020d mm mm mm cm= + × = = dv t = ∆ 2 21 102 2 dW mv m t  = − =  ∆  2 2 1 2 1 2 1 1( ) ( )2 2 d dm mgx m mgxt t µ µ+ +＝ 2 22 2 1 2 1 1 1 ( )2 t td g x x µ − = − − 2 1 xk t = 2 2 d gk µ =【名师点睛】游标卡尺的读数方法为：先读主尺，在读游标尺，游标尺不能估读，那个对齐就读那个．由滑块 A 上的 挡光片通过光电门的时间可得此时滑块的平均速度，由于滑块此阶段做匀速运动，故瞬时速度等于平均速度，由能量 转化和守恒可得弹簧弹性势能．每次都有 P 释放，则每次弹簧弹性势能都相同，由能量转化和守恒可得结果 7、（2020·河北省武邑中学高三上学期 12 月月考）在一次课外活动中，某同学用图甲所示装置测量放在水平光滑桌面 上铁块 A 与金属板 B 间的动摩擦因数．已知铁块 A 的质量 mA=0.5 kg，金属板 B 的质量 mB=1 kg．用水平力 F 向左拉金 属板 B，使其一直向左运动，稳定后弹簧秤示数的放大情况如图甲所示，则 A，B 间的摩擦力 Ff=______N，A，B 间的 动摩擦因数 μ=____．（g 取 10 m/s2）．该同学还将纸带连接在金属板 B 的后面，通过打点计时器连续打下一系列的点， 测量结果如图乙所示，图中各计数点间的时间间隔为 0.1 s，可求得拉金属板的水平力 F=________N 【答案】 (1). 2.50 ； (2). 0.50 ； (3). 4.50 【解析】 A 处于平衡状态，所受摩擦力等于弹簧秤示数，Ff=F=2.50N．根据 Ff=μmAg，解得：μ=0.50．由题意可知，金属板做匀 加速直线运动，根据△x=aT2，其中△x=2cm=0.02m，T=0.1s，所以解得：a=2.0m/s2．根据牛顿第二定律得：F-Ff=mBa， 代入数据解得 F=4.50N． 8、（2020·高三上学期 12 月月考）.某同学利用图所示装置，验证以下两个规律： ①两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳分速度相等； ②系统机械能守恒. P、Q、R 是三个完全相同的物块，P、Q 用细绳连接，放在水平气垫桌上.物块 R 与轻质滑轮连接，放在正中间，a、b、c 是三个光电门，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光，整个装置无初速度释放.(1)为了能完成实验目的，除了记录 P、Q、R 三个遮光片的遮光时间 t1、t2、t3 外，还必需测量的物理量有________； A.P、Q、R 的质量 M B.两个定滑轮的距离 d C.R 的遮光片到 c 的距离 H D.遮光片的宽度 x (2)根据装置可以分析出 P、Q 的速度大小相等，验证表达式为________； (3)若要验证物块 R 与物块 P 的沿绳分速度相等，则验证表达式为________________； (4)若已知当地重力加速度 g，则验证系统机械能守恒的表达式为________________. 【答案】（1）BCD （2） （3） （4） 【解析】 (1)要证明①，需要测量 d 和 H，通过几何关系可证明沿绳分速度相等；要证明②，还需要测量 H 和 x，根据运动学公 式和动能定理列式可验证机械能守恒，故需要测量的物理量有 d，H，x.故 BCD 正确； 故选 BCD. (2)物块 P 的速度 vP= ，物块 Q 的速度 vQ= ，因此分析出 P、Q 的速度大小相等，即需要验证表达式 = ，化 简可得验证 t1=t2 即可； (3)如图所示： 物块 R 的速度 vR= ，要验证物块 R 与物块 P 的沿绳分速度相等，则需要验证表达式 vRcosθ=vP 3 2 2 1 2 4 t H t H d = + 2 x t 2 x t 2 x t 2 x t 3 x t即 vR⋅ =vP，将 vP、vR 代入得： (4)整个系统减少的重力势能是△EP=MgH 增加的动能△Ek= 要验证机械能守恒,则△EP=△EK，即验证表达式 gH= 点睛：根据验证系统机械能守恒需要验证的表达式，找出需要测量的物理量；分别求出 P、Q 的速度大小，再根据两物 体速度相等，求出需要验证的表达式；分别求出 P、R 的速度大小，再根据两物体速度相等，求出需要验证的表达式； 根据机械能守恒定律列式，化简，求出验证系统机械能守恒的表达式． 9、（2020·黑龙江牡丹江市一中高三上学期 12 月月考）某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大 小 F 和弹簧长度 l 的关系如图 1 所示，则由图线可知： （1）弹簧的劲度系数为_____N/m. （2）为了用弹簧测定两木块 A 和 B 间 动摩擦因数 μ，两位同学分别设计了如图 2 所示的甲、乙两种方案. ①为了用某一弹簧测力计的示数表示 A 和 B 之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案_____更合理. ②若 A 和 B 的重力分别为 10.0N 和 20.0N.当 A 被拉动时，弹簧测力计 a 的示数为 6.0N，b 的示数为 11.0N，c 的示 数为 4.0N，则 A 和 B 间的动摩擦因数为____. 的 2 2( )2 H dH + 3 2 2 1 2 4 t H t H d = + 2 2 21 1 1 2 2 2P Q RMv Mv Mv+ + 2 2 2 2 1 2 3 1 1 1 1x2 t t t  + +   【答案】（1）300N/m （2）①甲 ②0.3 【解析】 （1）由图读出，弹簧的弹力 F=0 时，弹簧的长度为 L0=20cm，即弹簧的原长为 20cm，由图读出弹力为 F0=60N， 弹 簧 的 长 度 为 L0=40cm， 弹 簧 压 缩 的 长 度 x0=L-L0=40-20=20cm=0.2m； 由 胡 克 定 律 得 弹 簧 的 劲 度 系 数 为 ； （2）①甲乙两种方案，在拉着物体 A 运动的过程中，拉 A 的弹簧测力计由于在不断地运动，示数可能会变化，读数 不是很准，弹簧测力计 a 是不动的，指针稳定，便于读数，故甲方案更合理； ②由于弹簧测力计 a 示数为 6.0N，所以 A、B 间的动摩擦因数 ； 【点睛】胡克定律公式 F=kx 中，x 是弹簧伸长或压缩的长度，不是弹簧的长度．第（2）关键明确实验原理，根据平 衡条件和滑动摩擦定律列式求解． 10、（2020·湖北省龙泉中学潜江中学高三上学期 12 月联考）用如图 1 所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。 小车的质量为 M，吊盘和砝码的质量为 m。 （1）使用该装置做探究实验，为了方便需要平衡小车受到的阻力，小车拖动纸带运动，纸带上打出一系列_________ 的点，就表示平衡阻力了。 （2）在探究小车加速度与力的关系过程中，需要控制__________不变；在探究小车加速度与质量的关系过程中，需要 控制____________不变。 （3）在该探究实验中，除了图 1 中实验装置外，还需要的测量工具有________、________。 （4）在做该探究实验过程中，小车运动的加速度，需要利用打点计时器打出的纸袋上的点进行计算。如图 2 是某次实 验打出的计数点，相邻两个计数点之间的时间为 T，由此纸带上的记录的点计算小车加速度的表达式为 0 60 300 /0.2 Fk N mx = = = 6 0.3020N f F µ = = =a=_________________。 （5）保持小车所受拉力不变，改变小车的质量 M，分别测得不同质量时小车加速度 a 的数据如表所示。请在图 3 的坐 标纸上做出 a- 图像。 （ ） 试验记录，小车受到的拉力不变。 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 质量 M/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 加速度 a/（m·s-2） 0.618 0.557 0.482 0.403 0.317 0.235 0.152 0.086 质量倒数 /kg-1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 （6）根据 a-- 图 3 像可以到的结论是_______________。 【答案】 (1). 间隔距离相等 (2). 小车质量， (3). 吊盘对小车的拉力 (4). 天平 (5). 刻度尺 (6). 1 m − 1 m 1 m (7). (8). 保持小车所受拉力不变，小车加速度 a 跟小车的质量 M 成反比 【解析】 (1)[1]为了方便需要平衡小车受到的阻力，小车拖动纸带运动，纸带上打出一系列间距相等的一系列的点，则说明小车 做匀速直线运动，就表示平衡阻力了； (2)[2][3]根据 F=ma 可知，根据控制变量法可知，为探究小车加速度与力的关系，应保持小车的质量不变；为探究小 车加速度与质量的关系，应保持吊盘对小车的拉力； (3)[4][5]由实验原可知 ，要探究小车加速度与力、质量的关系，应测量小车的质量，所以应用天平测质量，通过纸带 计算加速度时需要测量距离，所以应用刻度尺； (4)[6]由逐差法可得加速度为 (5)[7]根据表格中的加速度与质量倒数的数据描点如图 (6)[8]由图像可知，加速度与质量倒数的图像为过原点的倾斜直线，说明保持小车所受拉力不变，小车加速度 a 跟小车 的质量 M 成反比。 4 3 2 1 24 s s s sa T + − −= 4 3 2 1 24 s s s sa T + − −=