专辑37力学实验(三)-2020年高考物理最新模拟试题分类汇编(4月第一期)(解析版)

1、2020年高考最新模拟试题分类汇编（4月第一期）力学实验（三）1、（ 2020 安徽省定远县高三停课不停学线上测试八）某同学准备利用如图所示的装置探究劲度系数较大的轻质弹簧T的弹性势能与其压缩量之间的关系.图中B为一固定在桌面、带有刻度的平直光滑导轨，小盒C用轻绳悬挂于。点，弹簧T左端固定，用小球 A沿导轨B向左挤压弹簧，释放后球 A弹出，射入一较重 的小盒C中与小盒C一起向右摆动，摆动的最大角度 可以被准确测出.球A射入盒C后两者的重心重合, 重心距悬点。的距离为L.试问：1欲完成此探究实验，该同学在实验过程中除了要测量最大摆角和重心距悬点O的距离L外，还需要测量哪些物理量？写出这些物理量及

2、其字母代号.2通过上述的物理量可求出弹簧T将球A弹出时释放的弹性势能Ep.写出其计算表达式（无需书写推导过程）.3下面是本实验中的几个步骤：按实验装置安装好器材；用刻度尺测定C的重心到悬点 O的距离L;反复调节盒C的位置，使其运动轨迹平面与光滑轨道在同一平面内，且盒C静挂，开口正对导轨末端，A、C两者重心同高； 用球A压缩弹簧，使其重心处于轨道的某一刻度线上，记录此时的读数；释放A球，让它射入盒C中，一起与C摆动到最大高度； 记录最大摆角 ；处理数据，得出结论.在 上述步骤中还缺少哪些主要步骤？请你写出来.4该实验除了要保证光滑导轨水平、小球A能正射入小盒 C并与C一起运动以外，还应注意些什么

3、?2【答案】（1）小球A的质量m、重盒C的质量M、弹簧的压缩量X（2）Ed（m）-gcosp缺少的主要实验步骤有：用天平称出小球质量和重盒的质量；用球A接触弹簧但不压缩，记录其重心位置，读取导轨上相应的读数；改变弹簧压缩量，重复实验若干次(4) 要注意每次实验时,弹簧压缩量不要过大，以保证绳总处于绷直状态，同时摆角不大于90°； 每次实验时，弹簧的压缩量也不宜过小，否则压缩量 L及摆角 的测量相对误差大，轨道摩擦损耗不可忽略.【解析】(1)弹簧的弹性势能转化为球和盒子的重力势能，要测量重力势能的增加量，要测量小球A的质量m、重盒C的质量M;要研究弹性势能和压缩量的关系，要测量弹簧的压

4、缩量X;还需测量：小球 A的质量m、重盒C的质量M、弹簧的压缩量 X;12(2)弹性势能的减小量等于小球的动能的增加量，故E。1mv2；p 2碰撞过程动量守恒，故 mv M m v'1c继续摆动过程机械能寸恒，故：M mv'? M mgL1 cos22(M m) gL 1 cos联立解得e 13；pm(3)缺少的主要实验步骤有：用天平称出小球质量和重盒的质量；用球A接触弹簧但不压缩，记录其重心位置，读取导轨上相应的读数；改变弹簧压缩量，重复实验若干次.(4)要注意每次实验时，弹簧压缩量不要过大，以保证绳总处于绷直状态，同时摆角不大于90°；每次实验时，弹簧的压缩量也不

5、宜过小，否则压缩量L及摆角 的测量相对误差大， 轨道摩擦损耗不可忽略.2、(2020 宁夏银川二中高三下学期统练七)某同学想用甲图所示的装置测定滑块与水平桌面间的动摩擦因数。滑块上表面固定一个宽度为d的遮光条，滑块的左侧面固定一蓝牙拉力传感器(可通过接收器读出拉力)，光电门固定在桌面上的 B点。调节定滑轮的高度，使连接滑块和重物的细绳与桌面平行，将滑块从A点(遮光条与A点对齐)由静止释放，测出遮光条经过光电门的时间t。改变重物的质量，重复以上操作。已知当地重力加速度 g=10m/s2。(1)本实验(填“需要”或“不需要”)满足滑块(带遮光条)的质量 M远大于重物质量 m；(2)要得到滑块的加速

6、度，还需要测定的物理量是,加速度的表达式为a=m/s2 (用测量量和已知量的符号表不)。(3)若根据测得的加速度 a和对应的拉力传感器的示数F,作出如乙图所示a-F图象，则滑块(带遮光条)质量M=_kg;滑块与桌面间的动摩擦因数为。d2【答案】不需要 AB之间的距离X 20.50.22x( t)【解析】(1)1滑块所受绳子拉力可由拉力传感器读出，所以不需要满足M远大于m。(2)23由题可得，通过光电门的速度为v根据运动学公式2ax2v得到滑块加速度为d2a 22x( t)2由此可知实验中要得到滑块的加速度，还需要测定AB两点间的距离 X。45根据牛顿第二定律解得作出a F图线的纵轴截距表示 闺

7、，则有解得斜率表示滑块质量的倒数，则有解得滑块质量为F Mg Ma0.20 ( 2)1 00.5 kg3、（2020 安徽省六安市一中高三下学期线下测试五）小华同学在做 研究小车匀变速直线运动 ”的实验过程中，所使用的交流电源频率为 50Hz,取下做匀加速直线运动的小车带动的一段纸带进行研究,如图所示.O点为记数点的起点，相邻两记数点间还有四个计时点（图中未画出），请回答下面的问题:ILAM 1 V MJl单件cm* 900 *（1）他因粗心而忘记测量第 1个记数点与起始 O点间的距离，请跟据纸带的数据特点推理出S1的长度，S仁cm（2）当打第3个记数点时小车的瞬时速度V3=m/s ,小车运动

8、的加速度 a=m/s2 （计算结果保留两位有效数字）【答案】(1) 4.00(2) 0.65, 1.0【解析】根据匀变速直线运动的推论公式 x=aT可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度.解：(1)根据匀变速直线运动的推论：物体在连续相等的时间间隔内位移之差是常数，xnaT由图中可看出2、3两点间的距离为S3=6.00cm,假设物体在连续相等的时间间隔内位移之差是常数斗所以1、2间的距离S2=S3-0、1 间的距离 S=S?- Ax=S- 2Ax由此得：Si+S2=9.00cm解得：4*4。所以 S|=4.00cmK(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬

9、时速度等于该过程中的平均速度，则有：丫3苛上c0.0.Q9代入数据解得：V3=.=0.65m/sU. 1根据匀变速直线运动的推论公式有： x=aTAz 0.01可以求出加速度：a= r=r=1.0m/s2To. r故答案为 4.00, 0.65, 1.0.【点评】利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力.4、(2020 安徽省六安市一中高三下学期线下测试五)某同学想测出济南当地的重力加速度g,并验证机械能守恒定律.为了减小误差，他设计了一个实验如下：将一根长直铝棒用细线悬挂在空中(如图甲所示)N,借助在靠近铝棒下端的一侧固定电动机

10、M使电动机转轴处于竖直方向，在转轴上水平固定一支特制笔转动时的现象，将墨汁甩出形成一条细线.调整笔的位置，使墨汁在棒上能清晰地留下墨线.启动电动机待转速稳定后，用火烧断悬线，让铝棒自由下落，笔在铝棒上相应位置留下墨线.图乙是实验时在铝棒上所留下的墨线，将某条合适的墨线A作为起始线，此后每隔 4条墨线取一条计数墨线，分别记作B、G DE.将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准A此时B、C 口 E对应的刻度依次为 14.68 cm 39.15 cm73.41 cm、117.46 cm ,已知电动机的转速为 3 000 r/min .求：(1)相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为 s.(2)由实验测得

11、济南当地的重力加速度为 m/s2.(结果保留三位有效数字)1 2(3)该同学计算出回各条墨线时的速度v,以一v2为纵轴，以各条墨线到墨线 A的距离h为横轴，描点连2线，得出了如图丙所示的图象，在误差允许的范围内据此图象能验证机械能守恒定律，但图线不过原点的原因是.【答案】(1) 0.1(2) 9.79(3) A点对应的速度不为零(1)电动机的转速为 3000 r/min=50r/s ,可知相邻两条墨线的时间间隔为 0.02s ,每隔4条墨线取一条计数墨线，则相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为0.1s ;(2) XB(=39.15-14.68cm=24.47cm ,XCD=73.41-39.15

12、cm=34.26cm , XD=117.46-73.41cm=44.05cm ,可知连续相等时间内的位移之差 x=9.79cm,x 9.79 100.0122一 二 9.79m/s .（3）根据mgh 1mV-1mv2得，v2=v02+2gh,若v2-h图线为直线，则机械能守恒.所以此图象能验证机 22械能守恒.图线的斜率为 2g,图线不过原点的原因是 A点对应的速度不为零.点睛：本题中笔在铝棒上相应位置留下墨线和打点计时器的原理相同，处理的方法和纸带的处理方法相同，会通过连续相等时间内的位移之差是一恒量求解重力加速度5、（2020 安徽省六安市一中高三下学期线下测试五）如图甲为研究 转动动能

13、与角速度关系”的实验装置示意图，现有的器材为：固定在竖直平面内的转盘（转轴水平卜带铁夹的铁架台、电磁打点计时器 （接交流电的频率为50 Hz）、纸带、重锤、游标卡尺、天平.回答下列问题 ：（1）如图乙所示，用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径d为 cm：（2）将悬挂铁锤的纸带穿过打点计时器后，绕在转盘边缘上，纸带一端固定在转盘上，使得转盘与纸带不打滑，设纸带厚度不计，接通电源，释放重锤，打点计时器打出的纸带如图丙所示，O： A： B： C各点为连续打出的点迹，则由图丙中数据可得， 打下点迹D时，圆盘转动的角速度为 cod： rad/s（保留三位有效数字）:（3）下表为各点对应的转动动能Ek和角速

14、度3值，请你猜想转动动能Ek和角速度3满足的关系式为Ek： （须填写定量表达式）：计数点转动动能Ek(J)0.001 00.003 90.008 90.024角速度co(rad/s)4.07.911.919.7【答案】：1: 5.030: 2: 15.9: 3: 6.25 X 150 2 J【解析】:1 :游标卡尺主尺部分读数为5.0cm,游标读数为 0.05 x 6=0.30mm=0.030cm :所以最终读数为 5.0cm+0.030cm=5.030cm(2)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小.为：0.0249 0.0089v

15、d= =0.40m/s2 0.020.4根据v=I得圆盘转动的角速度为：(w=15.9rad/s:0.0251(3)由表格中数据分析可知，当砂轮的角速度增大为原来 2倍时，砂轮的转动动能 Ek是原来的4倍，得到关系为：Ek=k w2 ：当砂轮的角速度增大为原来4倍时，砂轮的转动动能Ek是原来的16倍，得到Ek与co2成正比，则有关系式为：Ek=k w2:k是比例系数.将任一组数据比如：=4rad/s :k=0.001J,代入得到：k=6.25 x 150J?s/rad :所以砂轮的转动动能 Ek与角速度 的关系式是：Ek=6.25 x 10J2J:点睛：解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，主

16、尺读数加上游标读数，不需估读.解决本题的关键知道该实验的原理，通过纸带处理求出圆盘的线速度，根据线速度与角速度的关系，求出角速度的表达式.本题考查应用动能定理解决实际问题的能力和应用数学知识处理物理问题的能力.6、(2020 安徽省六安市一中高三下学期线下测试五)在 测定匀变速直线运动加速度 ”的实验中：(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有 .(填选项代号)A.电压合适的交流电源B.电压合适的直流电源C.刻度尺 D.秒表E.天平(2)实验过程中，下列做法正确的是A.先接通电源，再使纸带运动B.先使纸带运动

17、，再接通电源C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处(3)在某次实验中，交流电源频率为50Hz,下图是某次实验的纸带，舍去前面比较密集的点，从 0点开始计数，每隔4个连续点取1个计数点，标以1、2、3、那么相邻两个计数点之间的时间为 s,各计数 点与。计数点之间的距离依次为 xi=3. 00cm、x2=7. 50cm、x3=13. 50cm,则物体通过计数点 1的速度 vi=m/s,小车运动的加速度为 m/s2.(结果均保留两位有效数字)目 rT_£J【答案】(1) AC (2) AD (3) 0. 10, 0. 38, 1. 5【解析】(1)实验使

18、用的电源必须是交流电源，故A正确，B错误；刻度尺要用来测量纸带的点之间的距离，所以必须要有刻度尺，故 C正确；打点计时器本身就是计时的仪器，所以不需要秒表，故 D错误；在处理纸带求解速度与加速度的过程中，物体的质量不需要知道，所以不用天平测物体的质量，故E错误(2)开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带(随物体)开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，故B错误A正确；在实验时要将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，这样

19、可以在纸带上打出较多的点，所以C错误D正确.(3)交流电源频率为 50Hz,每隔0. 02s打一个点，每隔4个连续点取1个计数点，则相邻两个计数点之Xc 0 075 间的时间为0.1s.计数点1的瞬时速度v1 m/s 0.38m/s .因为x01 3.0cm , x12 4.5cm,2T 0.2x 1.5 10 2 oox23 6cm ,可知 x 1.5cm,则加速度 a r m/s 1.5m / sT20.01考点：测定匀变速直线运动加速度 ”的实验【名师点睛】做分析匀变速直线运动情况时，其两个推论能使我们更为方便解决问题，一、在相等时间内 走过的位移差是一个定值，即 x aT2,二、在选定

20、的某一过程中，中间时刻瞬时速度等于该过程中的平 均速度7、（2020 安徽省六安市一中高三下学期线下测试五）.某探究小组做验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm）的纸贴在水平桌面上，如图 （a）所示.将橡皮筋 的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长.（1）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点 。，此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图（b）所示，F的大小为4.0 N.（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋 P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P端拉至。点.此时

21、观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为Fi=4.2 N和 F2=5.6 N.（i ）用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图（a）中画出力Fi、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力 F合；（）7（ii ）F合的大小为 N , F合与拉力F的夹角的正切值为 则该实验验证了力的平等四边行定则若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,F合如下图所示:【答案】在图(a)中画出力Fi、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力4.00.06 （或 0.05）(2) (i) 1由已知可得Fi所对长度为21mm, F2所对长度为28mm,根据平行四边形法则画出合力大小，如图所示：(ii) 2根据几何关系可得合力大小为(也可直接由图像读出合力大小为4.0N