（课标版）2020高考物理二轮复习 专题六 物理实验 第18讲 实验题对“力学知识”的考查限时练（含解析）

实验题对“力学知识”的考查1某同学从学校的实验室里借来两个弹簧测力计，在家里做实验验证力的平行四边形定则按如下步骤进行实验：用完全相同的两个弹簧测力计进行操作，弹簧测力计a挂于固定点c，下端用细线挂一重物g，弹簧测力计b的一端用细线系于o点，手持另一端向左拉至水平，使结点o静止在某位置；分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录o点的位置和拉线的方向(1)弹簧测力计a的指针如图甲所示，由图可知拉力的大小为_ n(本实验用的弹簧测力计示数的单位为n)；由实验作出fa和fb的合力f的图示(如图乙所示)，得到的结果符合事实的是_(填“a”或“b”)(2)本实验采用的科学方法是_(填正确答案标号)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(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计a的指针稍稍超出量程，下列解决办法可行的是_a改变弹簧测力计b拉力的大小b减小重物m的质量c将a更换成量程较小的弹簧测力计d改变弹簧测力计b拉力方向解析：(1)由题图知，弹簧测力计a的最小刻度值为0.2 n，读数为5.8 n解答用平行四边形定则求出的合力可以与重力的方向有偏差，但悬挂重物的线应该竖直向下，故结果a符合实验事实(2)本实验中，需要保证单个拉力的作用效果与两个拉力的作用效果相同，即采用了等效替代法(3)当弹簧测力计a超出其量程，则说明与弹簧测力计b及重物相连的这两根细线的力的合力已偏大又由于挂重物的细线力的方向已确定，所以要么减小重物的重量，要么改变测力计b拉细线的方向，要么改变弹簧测力计b拉力的大小，从而使测力计a不超出量程，故a、b、d可行答案：(1)5.8a(2)b(3)abd2(2019贵州安顺联考)用如图所示的装置，探究物体的加速度与力、质量的关系，图中小车的质量用m表示，钩码的质量用m表示要顺利完成该实验，在操作中：(1)平衡摩擦力的目的是：_；(2)使m远大于m目的是：_；(3)某次打出的某一条纸带，a、b、c、d、e为相邻的5个计数点，如图，相邻计数点间还有四个点未标出，所用交流电频率为50 hz.利用图中给出的数据可求出小车的加速度a_m/s2.(结果保留两位有效数字)解析：(1)实验中平衡摩擦力的目的是使小车所受的合外力等于绳的拉力(2)以钩码作为研究对象有：mgftma；以小车作为研究对象有：ftma；联立以上两式可得：ftmg; 要绳子的拉力近似等于钩码的总的重力，即：1，则有：mm；则使m远大于m的目的是：使绳的拉力近似等于钩码的重力(3)因t0.1 s，由逐差法xat2得：a m/s21.0 m/s2.答案：(1)使小车所受的合外力等于绳的拉力(2)使绳的拉力近似等于钩码的重力(3)1.0 m/s23(2019山东日照联考)图为测试飞机滑跑阶段动力性能的监控屏幕截图飞机前端装有d6 mm的挡光片，跑道上隔一段距离有一个感光装置图中上方的两个时间表示挡光片经过感光装置的挡光时间，图中秒表表示飞机到达感光装置的时刻若飞机做匀加速直线运动，请根据图中提供的信息，完成下列问题(1)飞机的加速度大小a_m/s2.(2)最后一个图片是飞机起飞前的瞬间，则飞机起飞的瞬时速度v_km/h.解析：(1)飞机经过左边挡光片的速度为v1 m/s40 m/s，飞机经过右边挡光片的速度为v2 m/s60 m/s，飞机经过两挡光片所用时间为10 s，由加速度定义式a m/s22 m/s2.(2)飞机起飞的瞬时速度为v2 m/s60 m/s216 km/h.答案：(1)2(2)2164.(2019山西吕梁二模)某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音用刻度尺测出小球下落的高度h、滑块释放点与挡板处的高度差h及滑块沿斜面运动的位移x.(空气阻力对本实验的影响可以忽略)(1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为_(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为_(3)以下能引起实验误差的是_a滑块的质量b当地重力加速度的大小c长度测量时的读数误差d小球落地和滑块撞击挡板不同时解析：(1)由于同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，说明小球和滑块的运动时间相同，对滑块，位移xat2；对小球，位移hgt2，解得：；(2)设斜面倾角为，则sin ，cos ，对滑块，由牛顿第二定律得：mgsin mgcos ma，加速度ag，解得(h)；(3)由(h)可知，能引起实验误差的是长度x、h、h测量时的读数误差，同时要注意小球落地和滑块撞击挡板不同时也会造成误差，故选c、d.答案：(1)(2)(h)(3)cd5(2019湖南郴州二次质检)如图甲所示是用光电门测定小车瞬时速度的情境，轨道上a、c间距离恰等于小车长度，b是ac的中点，某同学采用不同的挡光片重复做同一实验，并对测量精确度加以比较 (1)如图乙所示，用螺旋测微器测量某挡光片的宽度，读数为_ mm.(2)若挡光片安装在小车中点处，光电门安装在c点处，它测量的是小车前端p抵达_(填“a”“b”或“c”)点时小车的瞬时速度(3)若每次小车从相同位置释放，更换不同宽度的挡光片重复实验，记录三次数据如表所示，那么测得瞬时速度较精确的值为_ m/s.次数挡光片宽(m)挡光时间(s)速度(m/s)18.0001030.00362.2224.0001030.00202.0032.0001030.00111.82解析：(1) 螺旋测微器固定刻度为1 mm，可动刻度读数为20.00.01 mm0.200 mm，所以螺旋测微器的读数为(10.200) mm1.200 mm；(2) 挡光片安装在小车中点处，光电门安装在c点，当挡光片到达光电门处时，小球前端p刚好抵达b点，故它测量的是小车前端p抵达b点时的瞬时速度；(3) 光电门测速的原理是用挡光片的宽度除以挡光片通过光电门的时间，即挡光片通过光电门的平均速度近似的表示小车运动的瞬时速度，所以挡光片宽度越小，通过光电门的时间越短，平均速度越接近瞬时速度，从数据可知测得瞬时速度较精确的值的是第3次实验，故较为精确的瞬时速度为1.82 m/s.答案：(1)1.200(2)b(3)1.826(2019福建龙岩联考)某同学利用如图甲所示的实验装置，探究沿水平面运动的小车加速度a与小车所受的水平拉力f的关系在滑轮上挂上沙桶，使小车在水平面上做匀加速运动，读出弹簧秤的示数f，由打出的纸带算出小车运动的加速度a.保持小车质量m不变，逐渐增大沙和沙桶的总质量m，重复多次上述实验步骤，得到多组f、a值，不计滑轮的摩擦甲乙(1)实验中打下的一条纸带如图所示，a、b、c、d、e为选取的计数点，打点计时器所用的电源频率为50 hz，则小车的加速度为_m/s2.(计算结果保留两位小数)(2)下表为某同学做本实验所获得的f和a的多组数据次数物理量1234567f/n0.600.650.700.750.800.850.90a/ms20.400.600.801.001.201.401.60在坐标纸中作出小车的加速度a随拉力f的变化图象；根据上述小车的加速度a随拉力f的变化图象，写出小车加速度a与拉力f的关系式为a_m/s2.解析：(1) 由于xab12.0 mm，xbc(26.412.0) mm14.4 mm，xcd(43.226.4) mm16.8 mm，xde(62.443.2) mm19.2 mm，根据匀变速直线运动的推论公式xat2可以求出加速度的大小，a m/s21.50 m/s2；(2)描点作图如图所示由图象结合数学知识可知，akfb，将a0，f0.5，a1.6，f0.9，代入akfb, 联立解得：a4f2.答案：(1)1.50(2)图见解析4f27(2019辽宁五校期末联考)用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系如图甲所示，先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置o.实验步骤如下：步骤1：不放小球2，让小球1 从斜槽上a点由静止滚下，并落在地面上；重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置b，让小球1从a点由静止滚下，使它们碰撞；重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置m、p、n离o点的距离，即线段om、op、on的长度(1)上述实验除测量线段om、op、on的长度外，还需要测量的物理量有()a小球1和小球2的质量m1、m2bb点离地面的高度h2ca、b两点间的高度差d小球1和小球2的半径(2)当所测物理量满足表达式_(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律(3)完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图乙所示的圆弧为圆心在斜槽末端的圆周使小球1仍从斜槽上a点由静止滚下， 重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在圆弧上的平均落点为m、p、n.测得斜槽末端与m、p、n 三点的连线与竖直方向的夹角分别为1、2、3，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 _(用所测物理量的字母表示)解析：(1)利用碰撞实验器“验证动量守恒定律”实验是根据平抛运动原理，将速度的测量转化为水平位移的测量，测量出op、om、on外，还需要测量出两个小球的质量，选项a正确(2)根据动量守恒定律，应该有：m1v0m1v1m2v2，由于opv0t，omv1t，onv2t，所以当所测物理量满足表达式m1opm1omm2on，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律(3)测得斜槽末端与m的连线与竖直方向的夹角为1，由平抛运动规律，x1v1t1，y1gt，设斜槽末端与m的