（新课标）2020版高考物理复习专题八第1讲力学和光学实验精练（含解析）.docx

力学和光学实验 (45分钟)1用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为_ mm，用20分度的游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为_ mm.解析：螺旋测微器的固定刻度读数为6 mm，可动刻度读数为0.01 mm12.50.125 mm，所以最终读数为6 mm0.125 mm6.125 mm；游标卡尺的主尺读数为6.3 cm63 mm，游标尺上第12个刻度与主尺上某一刻度对齐，因此游标读数为0.05 mm120.60 mm，所以最终读数为63 mm0.60 mm63.60 mm.答案：6.125(0.002均可)63.602某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出LT2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图所示他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g_(用图中标注字母表示)请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心在球心处的情况相比，将_(选填“偏大”“偏小”或“相同”)解析：由单摆的周期公式T2，得T242，则T42，T42，可得g，由此式可知测得的g值与某一次实验时的摆长无关，与两次实验中的摆长差有关，所以g值与摆球重心在不在球心处无关答案：相同3(2017高考全国卷)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器实验步骤如下：如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t；用s表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示，表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内的平均速度大小，求出；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出t图，如图(c)所示完成下列填空：(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和t的关系式为_.(2)由图(c)可求得，vA_ cm/s，a_ cm/s2.(结果保留3位有效数字)解析：(1)由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式得tvAta(t)2，则vAat.(2)由vAat结合题图(c)可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为vA，将图线延长与纵轴相交，得vA52.1 cm/s，图线的斜率等于a，即a cm/s2，求得a16.4 cm/s2.答案：(1)vAt(2)52.116.44(2019河南三门峡高三期末)用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系实验时保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，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平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D实验时应先接通打点计时器电源，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点间的距离已知所用电源的频率为50 Hz，打B点时小车的速度vB_ m/s，小车的加速度a_ m/s2. (3)改变细线下端钩码的个数，得到aF图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是_解析：(1)调节滑轮的高度，使牵引小车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；在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，不应悬挂钩码，故B错误；由于平衡摩擦力之后有Mgsin Mgcos ，故tan ，所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车所受的拉力，不需要重新平衡摩擦力，故C错误；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小车，而当实验结束时应先控制小车停下再停止打点计时器，故D正确(2)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为T50.02 s0.1 s.B点对应的速度vB m/s0.316 m/s.根据xaT2可得xCE xACa(2T)2，小车运动的加速度为a m/s20.93 m/s2.(3)随着力F的增大，即随所挂钩码质量m的增大，不能满足Mm，因此图线上端出现弯曲现象答案：(1)AD(2)0.3160.93(3)随所挂钩码质量m的增大，不能满足Mm5在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳套，如图甲所示，实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，把橡皮条的一端拉到O点，用铅笔描下O点位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，然后只用一个弹簧测力计，通过细绳套再次把橡皮条的一端拉到O点，记下弹簧测力计的读数F和细绳的方向，作出三个力的图示，如图乙所示 (1)下列说法正确的是_A实验中两个细绳套应适当长一些，可以减小实验误差B在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向C在作力F1、F2的图示时，必须选取同样的标度，而作F的图示时，可以选取不同的标度D连接F1、F2和F三个力的图示箭头的末端，验证所得图形是不是平行四边形(2)甲同学在做这个实验时，两个弹簧测力计的量程都是10 N，他把弹簧测力计校准零点之后，先测量一个质量为1 kg的物体的重力，发现弹簧测力计的示数为8.2 N，换用另外一个弹簧测力计测量这个物体的重力，发现示数还是8.2 N，测量重力的操作都是正确的，如果用这两个弹簧测力计进行实验，对实验结果有影响吗？_(选填“有”或“没有”)乙同学实验后才发现忘记对这两个弹簧测力计校准零点，他把两个弹簧测力计平放在实验台上，发现两个弹簧测力计的示数都是0.3 N，乙同学的弹簧测力计对实验结果有影响吗？_(选填“有”或“没有”)解析：(1)拉橡皮条的细绳套适当长一些，以方便画出力的方向，可以减小误差，故A正确；在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向，否则会影响拉力大小，故B正确；在作力F1、F2的图示时，必须选取同样的标度，而作F的图示时，也必须选取相同的标度，故C错误；根据F1、F2作出平行四边形，比较对角线和F的关系，故D错误(2)用两个校准零点后的弹簧测力计测量同一个物体发现示数相等，则这两个弹簧测力计的劲度系数相等，用这两个弹簧测力计进行实验，拉力和伸长量成正比，对实验结果没有影响；若两个弹簧测力计测量前都没有校零，且没有拉力时弹簧测力计的示数都是0.3 N，则用此弹簧测力计测量时，弹力大小的实际值应等于测量值减去0.3 N，根据测量值作平行四边形时，误差较大，对实验有影响答案：(1)AB(2)没有有6用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线(1)在图上补画出所需的光路(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角(3)用所测物理量计算折射率的公式为n_.(4)为了保证在得到出射光线，实验过程中，光线在的入射角应适当_(选填“小一些”“无所谓”或“大一些”)(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n_.解析：(1)连接P3、P4与交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于P1、P2的连线与的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示(2)连接O点与光线在上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中i、r所示(3)由折射定律可得n.(4)为了保证能在上有出射光线，实验过程中，光线在上的入射角应适当小一些，才不会使光线在上发生全反射(5)图象的斜率kn，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5.答案：(1)(2)图见解析(3)(4)小一些(5)1.57利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如图所示实验主要步骤如下：在水平桌面上放置气垫导轨，将它调至水平；用游标卡尺测量遮光条的宽度d；由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离L；将滑块移至光电门1左侧某处，待托盘静止不动时，释放滑块，从固定在滑块上的拉力传感器读出细线拉力的大小F，从数字计时器读出遮光条通过光电门1的时间t1，通过光电门2的时间t2；用天平称出滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M.回答下列问题：(1)以滑块(包含遮光条和拉力传感器)为研究对象，在实验误差允许的范围内，若满足关系式_(用测量的物理量的字母表示)，则可认为验证了动能定理；(2)关于本实验，某同学提出如下观点，其中正确的是_；A理论上，遮光条的宽度越窄，遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度B牵引滑块的细绳应与导轨平行C需要考虑托盘和砝码受到的空气阻力对实验结果产生的影响D托盘和砝码的总质量m必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M(3)不计空气阻力，已知重力加速度g和实验测得的物理量，根据“mgFma”，可以计算托盘和砝码的总质量m.若不考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码的总质量为m1；若考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码的总质量为m2，则m1_m2(选填“大于”“等于”或“小于”)解析：(1)滑块经过两光电门的速度分别为v1、v2，对滑块运用动能定理有FLM()2M()2.(2)理论上，遮光条的宽度越窄，通过光电门的时间越短，遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度，故A正确；牵引滑块的细绳应与导轨平行，若不平行，则细绳对滑块拉力方向就在不停变化，其做功变为变力做功，导致计算结果不准确，故B正确；本实验的研究对象是滑块，故不需要考虑托盘和砝码受