专题35 力学实验（解析版一）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（一） 1、（2020·湖北省黄冈市高三八模一）用如图甲所示装置来探究功和动能变化的关系，木板上固定两个完全 相同的遮光条 A、B，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计 C 相连，木板放在安装有定滑轮 和光电门的轨道 D 上，轨道放在水平桌面上，P 为小桶（内有砂子），滑轮质量、摩擦不计， (1)实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是___________． (2)用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度 d＝_____cm. (3)实验主要步骤如下： ①测量木板（含遮光条）的质量 M，测量两遮光条间的距离 L，按图甲所示正确连接器材； ②将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数 F 及遮光条 B、A 先后经过光电门的时间为 t1、t2，则遮光条 B、A 通过光电门的过程中木板动能的变化量 ΔEk＝ ________，合外力对木板做功 W＝________.（以上两空用字母 M、t1、t2、d、L、F 表示） ③在小桶中增加砂子，重复②的操作，比较 W、ΔEk 的大小，可得出实验结论． 【答案】平衡摩擦力 0.560cm 【解析】 （1）为了使绳子拉力充当合力，即细线拉力做的功等于合力对木板做的功应先平衡摩擦力，即实验中轨道 应倾斜一定角度，这样做的目的是平衡摩擦力； （2）游标卡尺的读数先读出主尺的刻度数：5mm，游标尺的刻度第 12 个刻度与上边的刻度对齐，所以游 标读数为：0.05×12=0.60mm，总读数为：5mm+0.60mm=5.60mm=0.560cm 2 2 2 1 1 2 d dE M t t      = −         W FL=（3）木板通过 A 时的速度：vA＝ ；通过 B 时的速度：vB＝ ；则木板通过 A、B 过程中动能的变化量： ；合力对木板所做的功： ； 2、（2020·安徽省芜湖市高三仿真模拟一）如图所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化 信息系统获得了小车加速度 a 与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图.钩码的质量为 ，小车和砝码 的质量为 m2，重力加速度为 g. （1）下列说法正确的是__________. A.每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力 B.实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源 C.本实验 m2 应远小于 m1 D.在用图象探究加速度与质量关系时，应作 a 和 图象 （2）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的 图象，如图，设图 中直线的斜率为 k，在纵轴上的截距为 b，则小车与木板间的动摩擦因数 ____，钩码的质量 __________. （3）实验中打出的纸带如图所示.相邻计数点间的时间间隔是 ，图中长度单位是 cm，由此可以算出小 车运动的加速度是____m/s2. 2 d t 1 d t 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2A B d dE Mv Mv M t t      = − −         ＝ W FL= 1m 2 1 m 2 1 m a− µ = 1m = 0.1s【答案】 (1). D (2). (3). (4). 0.46 【解析】 （1）A.小车与长木板的间的粗糙情况与小车的质量无关，所以在同一个实验中，每次改变小车的质量，不 需要平衡摩擦力．故 A 错误． B.实验时应先接通电源，后释放小车．故 B 错误． C.根据牛顿第二定律可得系统的加速度 ，则绳子的拉力 ，由此可 知钩码的质量 远小于小车和砝码的质量 m2 时，绳子的拉力才等于钩码的重力．故 C 错误． D.由牛顿第二定律可知 ，当 一定是， 与 成正比，所以应作出 图象．故 D 正确． （2）根据牛顿第二定律可知 ，结合 图象可得 ，由此可得钩码 的质量为 ，小车与木板间的动摩擦因数为 ． （3）设 ， ，有公式 ，化简可得 3、（2020·福建省漳州市高三高考第二次适应性测试）一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白 纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则，主要实验步骤如下： ①如图甲，细线 OC 一端连接一装满水的水壶，另一端连接圆环 O，用电子秤的下端挂钩钩住圆环 O，记下 b gk 1 gk 1 1 2 m ga m m = + 1 2 1 2 12 1 2 1 m m g m gF m a mm m m = = =+ + 1m 2 1a Fm = F a 2 1 m 2 1a m − 1 2 2m g m g m aµ− = 2 1 am − 2 1 1 1 1 am m m g µ= + 1 1m gk = b gk µ = 1 1.24s cm= 4 2.62s cm= 2 4 1 3s s at− = 2 2 24 1 2 2 2.62 1.24 10 / 0.46 /3 3 0.1 s sa m s m st −− −= = × =×水壶静上时电子秤的示数 F； ②如图乙，将细线 AB 一端拴在墙钉 A 处，另一端穿过圆环 O 拴在电子秤的挂钩 B 处。手握电子秤沿斜上 方拉住细线的 B 端使水壶处于平衡状态，在墙面的白纸上记录圆环 O 的位置、三细线 OA、OB、OC 的方向 和电子秤的示数 F1； ③如图丙，在白纸上以 O 为力的作用点，按定标度作出各力的图示，根据平行四边形定则作出两个 F1 的合 力 的图示。 (1)步骤①中_______（填“必须”或“不必”）记录 O 点位置； (2)步骤②中用细线穿过圆环 O，而不用细线直接拴接在细线 AB 上的原因是________； (3)通过比较 F 与______的大小和方向，即可得出实验结论。 【答案】 (1). 不必 (2). 两分力一次同时测定，减小误差（或由于圆环的滑动，使得 OA、OB 两细 线拉力大小相同） (3). 【解析】 (1)[1]因为重力恒竖直向下，只要保证水壶静止即可，读出 OC 绳的拉力即可，故第一次不需要记录 O 点位 置。 (2)[2]由于圆环的滑动，使得 OA、OB 两细线拉力大小相同，故可以两分力一次同时测定，减小误差。 (3)[3]OA 和 OB 绳子的拉力作用效果和 OC 一条绳子的拉力的作用效果相同，而 OC 一条绳子作用力为 F，OA 和 OB 绳子的合力为根据平行四边形定则画出来的 ，所以只要比较 F 和 的大小和方向，即可验证试 验。 4、（2020·广东省东莞市光明中学高三下学期第一次月考）利用自由落体运动可测量重力加速度．有两组同 'F 'F 'F 'F学分别利用下面甲，乙两种实验装置进行了实验，其中乙图中的 M 为可恢复簧片，M 与触头接触，开始实 验时需要手动敲击 M 断开电路，使电磁铁失去磁性释放第一个小球，当前一个小球撞击 M 时后一个小球被 释放． ①下列说法正确的有__________ A．两种实验都必须使用交流电源 B．甲实验利用的是公式△x=gT2；乙实验利用的是公式 h= gt2，所以都需要用秒表测量时间，用直尺测 量距离 C．甲实验要先接通电源，后释放纸带；乙实验应在手动敲击 M 的同时按下秒表开始计时 D．这两个实验装置均可以用来验证机械能守恒定律 ②图是用甲实验装置进行实验后选取的一条符合实验要求的纸带，O 为第一个点，A，B，C 为从合适位置 开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔 0.02 s 打一次点，可以计算出重力加速度 g=__________m/s2（结果保留两位有效数字）． ③用乙实验装置做实验，测得小球下落的高度 H=1.200m，10 个小球下落的总时间 t=5.0s． 可求出重力加 速度 g=_______m/s2（结果保留两位有效数字）． 【答案】 (1). CD； (2). 9.5； (3). 9.6； 1 2【解析】 ①[1]．甲图利用的打点计时器，需用交流电源；乙图利用的电磁铁，应通直流电，故选项 A 错误；甲图的 时间间隔由交流电的频率可以得出，不需用秒表测量，故选项 B 错误；甲实验中使用打点计时器，应先通 电再释放，乙图中用手撞击 M 的同时按下秒表计时，记录的是从第一个小球开始下落到最后一个小球撞击 M 的总时间，故选项 C 正确；甲实验可以验证机械能守恒定律；乙实验中可以测量小球下落的高度 h，根据测 得的小球下落时间 t，由 可以求得小球撞击 M 时的速度，从而验证 mgh 和 的关系，从而验 证机械能守恒定律，故选项 D 正确 ②[2]．由题意知 由 可知 ③[3]．由题意可知一个小球下落的时间为 ，由 可知 ． 5、（2020·广东省高三下学期 3 月线上测试）某实验小组用如图所示的实验装置测量物 块与水平固定桌面之间的动摩擦因数．已知物块、遮光板和拉力传感器的总质量为 M，重物质量为 m，遮 光板的宽度为 d(d 很小)，遮光板与光电门之间的距离为 L，重力加速度为 g，细线恰伸直，重物由静止释 放． 0 2 v h t + = 21 2 mv 19.20 15.55 3.65cm=0.0365mABs = − = 23.23 19.20 4.03cm=0.0403mBCs = − = 2s aT∆ = 2 2 2 0.0403 0.0365 9.5m/s0.02 BC ABs sa T − −= = = 0.5sT = 21 2h gt= 2 2 2 2 2 1.200 =9.6m/s0.5 hg T ×= =(1)在完成本实验时，下列操作或说法正确的是___________． A．细线必须平行于水平桌面 B．拉力传感器的示数始终等于 mg C．实验时必须满足条件 m