（江苏专用）2020高考物理二轮复习 第一部分 专题六 物理实验 第一讲 力学基础实验——课前自测诊

第一讲力学基础实验——课前自测诊断卷考点一基本仪器的使用和读数1.[考查游标卡尺和螺旋测微器的读数]如图1是用游标卡尺测量时的刻度图，为20分度游标尺，读数为：__________cm。图2中螺旋测微器的读数为：________mm。解析：20分度的游标卡尺，精确度是0.05mm，游标卡尺的主尺读数为13mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为15×0.05mm＝0.75mm，所以最终读数为：13mm＋0.75mm＝13.75mm＝1.375cm。螺旋测微器的固定刻度为0.5mm，可动刻度为20.0×0.01mm＝0.200mm，所以最终读数为0.5mm＋0.200mm＝0.700mm。答案：1.3750.7002．[考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数](1)某实验中需要测量一根金属丝的直径(约0.5mm)，为了得到尽可能精确的测量数据，应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺(游标尺上有10个等分刻度)中，选择______________进行测量。(2)用游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)测定某工件的宽度时，示数如图所示，此工件的宽度为________mm。解析：(1)金属丝的直径约0.5mm，而游标卡尺精确度才0.1mm，螺旋测微器精确度可达0.01mm，故应选择螺旋测微器进行测量。(2)由于50分度的游标卡尺精确度为0.02mm，主尺上读数为23mm，游标尺上第11格与主尺刻度对齐，故游标尺的读数为0.22mm，所以工件宽度为23.22mm。答案：(1)螺旋测微器(2)23.22考点二“力和运动”类实验3.[考查研究匀变速直线运动]某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中，必需的措施是________。A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm。则小车的加速度a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________m/s。(结果均保留两位有效数字)解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码的质量，选项C错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无须平衡摩擦力，选项D错误。故必需的措施是A、B选项。(2)由s4－s1＝3a1T2、s5－s2＝3a2T2、s6－s3＝3a3T2知加速度a＝a1＋a2＋a33＝s4＋s5＋s6－s1－s2－s39T2＝0.80m/s2打B点时小车的速度vB＝s1＋s22T＝0.40m/s。答案：(1)AB(2)0.800.404．[考查验证力的平行四边形定则](2018·天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是________。解析：(1)两细绳套拉力的合力不一定沿两细绳套夹角的角平分线，故A错误。同一次实验，用一个细绳套拉橡皮条和用两个细绳套拉橡皮条结点O的位置应相同，不同次实验结点O的位置可以不同，故B正确。为减小弹簧测力计摩擦和误差，施力方向应沿测力计轴线，读数时视线正对测力计刻度，故C正确。合力可以比分力大，也可以比分力小，故D错误。(2)为了提高实验精度，测力计读数应适当大一些，标度应适当小一些，两分力夹角适当大一些，标注细线方向的两点离结点应适当远一些。故选B。答案：(1)BC(2)B5.[考查探究加速度与物体质量、物体受力的关系](2019·南通二模)利用图甲所示装置探究物体的加速度与所受合外力的关系，小车质量约300g，另配置质量20g的钩码5个，质量500g的砝码1个。(1)实验中，平衡摩擦力的具体做法是________(选填“挂上”或“移去”)钩码，长木板右端用垫块抬高，调至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间距相等。(2)实验通过添加钩码改变小车的受力。关于小车，下列说法中正确的有________。A．当钩码质量远小于小车总质量时，可认为小车所受合外力与钩码重力大小相等B．开始实验时，应将砝码放入小车C．小车内放入砝码后需重新平衡摩擦力D．实验中不需要测出小车的质量(3)实验中打出一条纸带，如图乙所示，从某清晰点开始取计数点，分别标为0、1、2、3、4、5、6，测量点0到点3的距离为d1，点0到点6的距离为d2，已知相邻计数点间的时间间隔均为T，则加速度a＝________。(4)实验小组由小车受到的拉力F和对应的加速度a，作出a­F图线，如图丙中实线所示，下列对实验图线偏离直线的原因分析，正确的是________。A．测量不准确引起的，属于偶然误差B．实验原理方法引起的，属于系统误差C．加速度大，空气阻力作用更加明显D．滑轮与轴间有摩擦解析：(1)平衡摩擦力时，移去钩码，长木板右端用垫块抬高，调至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间距相等。(2)当钩码的质量远小于小车的质量时，可以认为小车所受的合力等于钩码的重力，故A正确；开始实验时，应将砝码放入小车，使得钩码质量远小于小车质量，故B正确；小车内放入砝码后，不需要重新平衡摩擦力，故C错误；实验研究加速度与力的关系，需保持小车的总质量不变，所以不需要测出小车的质量，故D正确。(3)根据逐差法(d2－d1)－d1＝a(3T)2得，加速度a＝d2－2d19T2。(4)a­F图线中图线上端偏离直线的原因是不能满足钩码的质量远小于小车的质量，该误差属于系统误差，是由实验原理方法引起的。答案：(1)移去(2)ABD(3)d2－2d19T2(4)B考点三“能量和动量”类实验6.[探究动能定理](2019·江苏高考)某兴趣小组用如图所示的装置验证动能定理。(1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用：A．电磁打点计时器B．电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择________(选填“A”或“B”)。(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是________(选填“甲”或“乙”)。(3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如图所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度vA＝________m/s。(4)测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L。小车动能的变化量可用ΔEk＝12MvA2算出。砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g。实验中，小车的质量应________(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W＝mgL算出。多次测量，若W与ΔEk均基本相等则验证了动能定理。解析：(1)电磁打点计时器打点计时时振针与纸带之间的摩擦较大；电火花打点计时器是电磁脉冲产生的电火花在纸带上打点，纸带所受阻力较小，故选B项。(2)由于刚开始运动，拉力克服最大静摩擦力，而最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故平衡摩擦力的两种说法中，乙同学正确。(3)取与A点相邻的两点，用毫米刻度尺测出两点之间的距离，如图所示。用平均速度表示A点的瞬时速度，vA＝x2T＝12.4×10－32×0.02m/s＝0.31m/s。(4)本实验要验证的表达式是mgL＝12MvA2，用砝码的重力表示拉力的前提是m≪M。答案：(1)B(2)乙(3)0.31(0.30～0.33都算对)(4)远大于7．[考查验证机械能守恒定律]用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示。已知m1＝50g，m2＝150g，则(计算结果保留两位有效数字，实验用交流电周期为0.02s)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝________m/s；(2)在打下计数点0～5的过程中系统动能的增加量ΔEk＝________J，为了简化计算，g取10m/s2，则系统重力势能的减少量ΔEp＝________J；(3)在本实验中，若某同学作出了12v2­h图像，如图丙所示，h为从起点量起的长度，则据此得到当地的重力加速度g＝____________m/s2。解析：(1)利用匀变速直线运动的推论有：v5＝x46t46＝0.216＋0.2642×0.1m/s＝2.4m/s。(2)系统动能的增加量为：ΔEk＝Ek5－0＝12(m1＋m2)v52＝12×(0.05＋0.15)×2.42J＝0.58J，系统重力势能减小量为：ΔEp＝(m2－m1)·gh＝0.1×10×(0.384＋0.216)J＝0.60J，在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒。(3)由机械能守恒定律得ΔEk＝Ek5－0＝12(m1＋m2)v2＝ΔEp＝(m2－m1)gh，由于(m1＋m2)＝2(m2－m1)，所以得到：12v2＝g2h，所以12v2­h图像的斜率k＝g2，解得g＝9.7m/s2。答案：(1)2.4(2)0.580.60(3)9.78．[考查验证动量守恒定律]如图甲所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验：(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d如图乙所示，则d＝________mm。(2)质量为m2的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门②的右侧，质量为m1的滑块1从光电门①的右侧向左运动，穿过光电门①与滑块2发生碰撞，随后两个滑块分离并依次穿过光电门②，滑块2与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块1穿过光电门②后用手将它停住，两个滑块上固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块1通过光电门①的时间Δt、滑块2和滑块1依次通过光电门②的时间Δt2和Δt1。本实验中两个滑块的质量大小关系应为________。若等式________________成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒(用题中的所给的字母表示)。解析：(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d＝1.3cm＋0.05mm×16＝13.80mm。(2)滑块1穿过光电门1的速度：v＝dΔt；滑块1穿过光电门2的速度：v1＝dΔt1；滑块2穿过光电门2的速度：v2＝dΔt2；若动量守恒，则m1dΔt＝m1dΔt1＋m2dΔt2，即m1Δt＝m1Δt1＋m2Δt2；为防止碰后m1反弹，则两滑块的质量关系是m1m2。答案：(1)13.80(2)m1＞m2m1Δt＝m1Δt1＋m2Δt2