高考物理100考点最新模拟题千题精练专题7.20力学组合实验（含解析）（必修部分）.docx

专题7.20 力学组合实验1.（6分）（2019湖北鄂东南省级示范性高中教学联盟模拟）（1）用图1所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验时，除了图中已给出的实验器材外，还需要的测量工具有 （填字母）A秒表 B天平 C刻度尺 D弹簧测力计（2）用图2所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时，有以下操作，其中正确的是 （填字母）A将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上B先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关C使重物靠近打点计时器D所选择的纸带最开始两点间的距离应接近2mm（3）图3是小球做平抛运动的频闪照片，其上覆盖了一张透明的方格纸。已知方格纸每小格的边长均为0.80cm。由图可知小球的初速度大小为 m/s（结果保留两位有效数字）。【思路分析】（1）实验中需要根据所打点之间的距离，计算物体的速度，因此需要的仪器还有刻度尺。（2）根据实验的原理以及注意事项确定没有必要进行的步骤和不当的步骤。（3）根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间隔求出小球平抛运动的初速度。【名师解析】（1）根据实验原理可知实验中需要刻度尺测量打点之间的距离，计算物体的速度，故C正确，ABD错误；（2）将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上，可以减小纸带运动过程中的摩擦力，故A正确；手提纸带应使重物靠近打点计时器，可以提高纸带使用率，做实验时，应先接通电源，再释放纸带，故B错误，C正确；如果为自由落体运动，则由h10（0.02）20.002m2mm知，所选择的纸带最开始两点间的距离应接近2mm，故D正确；（3）0.80cm0.0080m由图可知，在竖直方向上，根据y2LgT2得相等的时间间隔为：T0.04s，小球平抛运动的初速度为：0.7m/s；【参考答案】（1）C；（2）ACD；（3）0.70；2.（2019江西吉安模拟）一个圆盘加速转动时，把角速度的增加量与对应时间的比值定义为角加速度(即=)。我们用电磁打点计时器(所接交流电的频率为50H)、刻度尺等器材进行如下实验来测量圆盘的角加速度：(1)如图甲所示，纸带一端穿过打点计时器限位孔后固定在圆盘上，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘的外缘处；(2)接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；(3)经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。如图乙所示，在实验的纸带上选取A、B、C、D，为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出，则打下计数点D时，纸带的速度大小为_m/s，纸带运动的加速度大小为_m/s2。(本题答案均保留两位有效数字)已知圆盘的半径为6.0cm，圆盘转动的角加速度大小为_rad/s2【参考答案】（1）0.39 （2分） 0.60 （2分） （2）10 （2分）【名师解析】(1)相邻计数点之间的运动时间，打下D时，纸带的速度为：；由可求出纸带运动的加速度大小为0.60m/s2。 （2）圆盘转动的角加速度的大小为：3.（6分）（2019湖南师大附中三模）气垫导轨是研究与运动有关的实验装置，也可以用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，轨道上有一滑块A紧靠弹簧但不连接，滑块的质量为m（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的大小；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 【名师解析】（1）主尺读数为：9mm；游标尺分度为0.05mm，第12个刻度对齐，故游标尺读数为：0.0512mm0.60mm，故宽度为：d9+0.609.60mm0.960cm（2）滑块通过光电门已经是匀速运动了，其平均速度为：，瞬时速度等于平均速度，故瞬时速度为：，此时滑块动能全部由弹簧弹性势能转化而来，故弹簧做功为：；（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：解得：由于，故，带入可得：动摩擦因数为：【参考答案】（1）0.960；（2）；（3）4（2018惠州一中模拟）“动能定理”和“机械能守恒定律”是物理学中很重要的两个力学方面的物理规律。某同学设计了如图所示的实验装置。一个电磁铁吸住一个小钢球，当将电磁铁断电后，小钢球将由静止开始向下加速运动。小钢球经过光电门时，计时装置将记录小钢球通过光电门所用的时间t，用直尺测量出小钢球由静止开始下降至光电门时的高度h。主尺单位：cm (1) 该同学为了验证“动能定理”，用游标卡尺测量了小钢球的直径，结果如上图所示， 他记录的小钢球的直径d_cm。(2) 该同学在验证“动能定理”的过程中，忽略了空气阻力的影响，除了上述的数据之外是否需要测量小钢球的质量_（填“需要”或“不需要”）。(3) 如果用这套装置验证机械能守恒定律，下面的做法能提高实验精度的是 。A在保证其他条件不变的情况下，减小小球的直径B在保证其他条件不变的情况下，增大小球的直径C在保证其他条件不变的情况下，增大小球的质量D在保证其他条件不变的情况下，减小小球的质量【参考答案】 (1) 1.326或1.324都给分 （2）不需要 （3）AC【名师解析】 （1）主尺读数为：1.3cm，游标尺第0个刻度和主尺对其，精确度为0.02mm，故游标尺读数为0.026cm，故小钢球的直径为1.326cm（2）由动能定理：mghmv2，化简得：ghv2，故不需要测量小钢球的质量（3）实验方案为：以小球通过光电门的时间得到小球的平均速度，以此来表示瞬时速度v，然后验证：mghmv2，即ghv2是否成立，由此验证机械能守恒，故小球的直径越小v越精确，故A正确，B错误由于实际存在阻力故：mghfhmv2，即： gh可知所以质量越大，这一项越小，精确性越高，故C正确，D错误故选：AC5（5分（2018湖北华大新高考联盟测评）如图（a）所示，冲击摆是一个用细线悬挂着的摆块，弹丸击中摆块时陷人摆块内，使摆块摆至某一高度，利用这种装置可以测出弹丸的发射速度 实验步骤如下：用天平测出弹丸的质量m和摆块的质量M；将实验装置水平放在桌子上，调节摆绳的长度使弹丸恰好能射人摆块内，并使摆块摆动平稳，同时用刻度尺测出摆长；让摆块静止在平衡位置，扳动弹资枪的扳机，把弹丸射入摆块内，摆块和弹丸推动指针一起摆动记下指针的最大偏角；多次重复步骤，记录指针最大偏角的平均值q；换不同挡位测量，并将结果填人下表。完成下列填空：（1）现测得高速挡指针最大偏角如图（b）所示，请将表中数据补充完整：q_。（2）用上述测量的物理量表示发射弹丸的速度v_（已知重力加速度为g）（3）为减小实验误差，每次实验前，并不是将指针置于竖直方向的零刻度处，常常需要试射并记下各挡对应的最大指针偏角每次正式射击前，应预置指针，使其偏角略小于该挡的最大偏角。请写出这样做的一个理由：_。【命题意图】考查长度（角度）的测量，测量弹丸速度的实验原理，实验条件的控制等基础实验能力。【参考答案】（1）22.4（1分，22.122.7均正确）（2）（2分）（3）摆块在推动指针偏转时，要克服摩擦力做功，故应使指针先停留在适当的萵度，以减少能量的损耗。（2分，其他理由，如“过大的速度碰撞指针要损失较多的机械能”、“指针摆动较长的距离损失的机械能较多”等，只要合理，均得2分）【名师解析】（1）根据图中指针位置可读得q22.4（2）弹丸射入摆块内，系统动量守恒：mv(mM)v摆块向上摆动，机械能守恒：，联立解得：先停留在适当的高度，以减少能量的损耗。（3）摆块在推动指针偏转时，要克服摩擦力做功，故应使指针先停留在适当的萵度，以减少能量的损耗。6（6分）（1）图甲是用一主尺最小分度为1 mm，游标上有20个分度的卡尺测量一工件的长度，结果如图甲所示可以读出此工件的长度为_mm图乙是用螺旋测微器测量某一圆筒内径时的示数，此读数应为_m（2）在研究球形固体颗粒在水中竖直匀速下沉的速度与哪些因素有关的实验中，得到的实验数据记录在下面的表格中（水的密度为0=1.0103 kg/m3）次序固体颗粒的半径r/(103) m固体颗粒的密度/(kgm3)匀速下沉的速度v/(ms1)10.502.00.5521.002.02.2031.502.04.9540.503.01.1051.003.04.4060.504.01.6571.004.06.60根据以上实验数据，推导球形固体颗粒在水中匀速下沉的速度与水的密度、固体的密度、固体颗粒的半径的关系式表达v=_，比例系数可用k表示对匀速下沉的固体颗粒作受力分析（浮力的大小等于排开液体的重力大小，固体颗粒的体积为4r3/3），结合（1）中v的表达式，设固体颗粒匀速运动时受到的阻力为f，写出f与v、r的关系式：f=_【参考答案】（1）102.35（1分） 5.545103（1分） （2）（2分） （2分）【名师解析】（1），（2）水的密度、固体颗粒的半径一定时，下沉速度与（）成正比；水的密度、固体颗粒的密度一定时，下沉速度与固体颗粒的半径的平方（）成正比，故固体颗粒受力平衡有：，解得7（10分）某实验小组进行“验证机械能守恒定律”的实验。（1）甲同学用图1所示的实验装置验证机械能守恒定律，将电火花计时器固定在铁架台上，把纸带的下端固定在重锤上，纸带穿过电火花计时器，上端用纸带夹夹住，接通电源后释放纸带，纸带上打出一系列的点，所用电源的频率为50 Hz，实验中该同学得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点。纸带连续的计时点A、B、C、D至第1个点O的距离如图2所示，已知重锤的质量为1.00 kg，当地的重力加速度为g=9.8 m/s2，从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为Ep=_J，重锤动能的增加量为Ek=_J，从以上数据可以得到的结论是_。（结果保留3位有效数字）。 （2）乙同学利用上述实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图3所示的图线。由于图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，其原因可能是_。乙同学测出该图线的斜率为k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度g_k（选填“大于”、“等于”或“小于”）。（3）丙同学用如图4所示的气垫导轨装置来验证机械能守恒定律，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2，经分析讨论，由于滑块在气垫导轨上运动时空气阻力很小，为此还需测量的物理量是 ，机械能守恒的表达式为 。【参考答案】（10分）（1）5.50（2分） 5.45（2分） 在实验误差允许的范围内重锤下落的过程中机械能守恒（1分） （2）先释放重锤，后接通电源（1分） 大于（1分） （3）滑块的质量M和砂桶的质量m（1分） （2分）【名师解析】（1）重锤重力势能的减少量为Ep=mghC=1.009.80.561 J5.50 J；重锤动能的增加量为Ek=5.45 J；由以上数据可得到如下结论：在实验误差允许的范围内重锤下落的过程中机械能守恒。（2）从图中可以看出，当重锤下落的高度为0时，重锤的速度不为0，说明了操作中先释放重锤，后接通电源。若无阻力，则根据机械能守恒定律知，mgh=，则=gh，斜率k=g。若有阻力则测得的重力加速度k小于当地的重力加速度g，即g大于k。（3）滑块和砂桶组成的系统机械能守恒，为此还需用天平测出滑块的质量M和砂桶的质量m。滑块通过两个光电门的速度大小分别为、，系统减少的重力势能等于系统增加的动能，所以系统机械能守恒的表达式为。8（6分）如图1所示的实验装置，可用来测定重力加速度，也可用来验证机械能守恒定律。在铁架台的顶端有一电磁铁，下方某位置固定一光电门，电磁铁通电后小铁球被吸起，此时小铁球距离光电门，从电磁铁断电的瞬间开始计时，小铁球到达光电门的时间为，