专题15 力学实验（二）-2021年高考物理冲刺阶段考点培优练（教师版含解析）

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1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 15 力学实验(二) 1 1、(2021(2021河南省新乡市高三下学期开学考试河南省新乡市高三下学期开学考试) )为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某实验小组设 计了如图甲所示的实验装置。其中 M 为小车及动滑轮的质量，m为砂和砂桶的质量。 (1)实验时，下列操作必须进行的是_。 A用天平测出砂和砂桶的质量 B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡小车受到的摩擦力 C.实验时要先释放小车，后接通电源 D.为减小误差，实验中要求砂和砂桶的质量 m一定要远小于小车的质量 M (2)小明同学按正确的

2、实验操作，在实验中得到如图乙所示的一条纸带，已知每相邻的两个计数点之间还有 四个计时点未画出，打点计时器连接的是频率为 50Hz的交流电源，根据纸带可求出小车的加速度大小为 _ 2 m /s。(结果保留两位有效数字) (3)小华同学按正确的实验操作，以力传感器的示数 F 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，画出的aF图像如 图丙所示，则小车和动滑轮的质量为_kg。(结果保留两位有效数字) 【答案】 (1). B (2). 0.40 (3). 0.24 【解析】 (1)1力可以由力传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使砂桶(包括砂)的质量远小 于车(包括动滑轮)的总质量，选项 A、

3、D均错误；实验时需将长木板右端垫高，以平衡小车受到的摩擦力， 选项 B正确；实验时要先接通电源，后释放小车，选项 C错误。故选 B。 (2)2每相邻的两个计数点间的时间间隔 5 0.02s0.1sT 根据 2 xaT 运用逐差法有 2 2 0.40m/s 4 DECDBCAB xxxx a T (3)3由牛顿第二定律有 2FMa 即 2 aF M 又aF图像的斜率 2 k M 解得 0.24kgM 2 2、(2021(2021河南省名校联盟高三下学期开学考试河南省名校联盟高三下学期开学考试) )某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。调整木板的倾 角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车

4、运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如 图(b)所示。 已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为 0.02 s，从图(b)给出的数据中可以得到，打出 B 点时小车的速度大 小 vB=_m/s，打出 P点时小车的速度大小 vP=_m/s(结果均保留 2 位小数)。 若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为 _。 【答案】 (1). 0.36 (2). 1.80 (3). B、P 之间的距离 【解析】 12由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度 2 (4.002.56) 10 m/s=0.36m/s 0.04 B v 2 P (

5、57.8650.66) 10 m/s=1.80m/s 0.04 v 3验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以还需要测量对应的 B、P 之间的距离。 3 3、 (2021(2021 河北省宣化市一中高三下学期开学考试 河北省宣化市一中高三下学期开学考试) )如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置， 他在气垫导轨上安装了一个光电门 B， 滑块上固定一遮光条， 滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传 感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从 A处静止释放。 (1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度 d，如图乙所示，则 d=_mm。 (2)实验时，将滑块从 A位置由静止

6、释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门 B 的时间 t，若要得到滑块的 加速度，还需要测量的物理量是_。 (3)改变钩码的质量，测出对应的力传感器的示数 F和遮光条通过光电门的时间 t，通过描点作出线性图像， 研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出_图像(选填“ 2 tF”“ 1 F t ”或 “ 2 1 F t ”)。 【答案】 (1). 2.25 (2). A位置到光电门的距离 L (3). 2 1 F t 【解析】 (1) 1由图知第 5 条刻度线与主尺对齐，d=2mm+5 0.05mm=2.25mm； (2)2实验时，将滑块从 A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门

7、 B 的时间 t，滑块经过光 电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度。 根据运动学公式 v2=2aL可知，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离 L； (3)3由题意可知，该实验中保持小车质量 M不变，因此有 v2=2aL d v t F a M 所以有 2 2 2dL F tM 则 22 12L F tMd 所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出 2 1 F t 图象。 4 4、(2021(2021河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考) )利用如图所示装置，可以完成“研究匀变速 直线运动规律”

8、、“探究加速度与力、质量的关系”、“探究功与速度变化的关系”等力学实验。 (1)用图示装置完成上述三个实验中_。 A都需要用天平来称量小车质量 B都需要调节滑轮高度使细线与木板平行 C都必须平衡摩擦力 (2)图中的(a)(b)(c)分别为上述三个实验中作出的小车速度与时间、小车加速度与小车质量、合外力对小 车做功与小车速度平方的关系图像，下列说法正确的是_。 A图(a)：v 轴的截距表示打计数点“0”时的速率 B图(b)：由图线可知小车的加速度与其质量成反比 C图(c)：不能仅通过一条纸带上的数据就作出该图线 (3)利用图示中的实验装置， 平衡摩擦力后， _(选填“能”或“不能”)验证“机械能

9、守恒定律”。 【答案】 (1). B (2). A (3). 不能 【解析】 (1)1AC实验“研究匀变速直线运动规律”不需要平衡摩擦力，也不需要称小车质量，AC 错误； B三个实验中拉小车的细线必须与长木板平行，B正确。 故选 B。 (2)2A图(a)中 v轴的截距表示计时起点的速率，即打计数点“0”时的速率，A 正确； B图(b)中由图线只能看出质量增大加速度在减小，但是不能判断加速度与质量成反比，B错误； C小车的初速度为 0，根据动能定理有 2 1 2 Wmv 可知， 2 Wv图像是过原点的一条直线，所以仅通过一条纸带上的数据就可以做出该图线，C错误。 故选 A。 (3)3图示所示装置

10、中，平衡摩擦力后，不能用于验证“机械能守恒定律”，因为尽管平衡摩擦力，但摩擦 力也要做功，一部分机械能会转化为内能。 5 5、(2021(2021广东省丹阳市一中高三下学期开学考试广东省丹阳市一中高三下学期开学考试) )某同学用图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根 据实验结果在坐标纸上描出了小钢球水平抛出后的后半部分运动轨迹如图乙所示，已知重力加速度为 g。 (1)下列说法正确的是_ A.每次实验小钢球必须从同一位置释放 B.实验中所用的斜槽末端的切线必须调到水平 C.该实验必须使用重垂线 D.只释放一次小钢球也可以完成该实验 (2)在轨迹上取 A、 B、 C 三点，AB和BC的水平间距相

11、等且均为 x， 测得AB和BC的竖直间距分别是 1 y和 2 y，则 1 2 y y _ 1 3 (选填“”、“=”或者“ (3). 21 g x yy 【解析】 (1) 1A.每次实验小钢球必须从同一位置释放，以保证平抛的初速度相同，选项 A 正确； B.实验中所用的斜槽末端的切线必须调到水平，以保证小球水平抛出，选项 B正确； C.该实验必须使用重垂线来确定竖直坐标轴，选项 C正确； D.本实验中小球要多次释放来确定平抛运动的轨迹中的点，然后连成平滑曲线，选项 D错误。 故选 ABC。 (2)2如果 A点是抛出点， 则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动， 则 y1和 y2的竖直间距之

12、比为 1： 3；但由于 A点不是抛出点，故在 A 点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比 1 2 y y 大于 1：3； (3)3根据 2 21 yyygT 0 xv T 解得 0 21 g x y v y 6 6、(2021(2021广东省惠州市高三下学期开学考试广东省惠州市高三下学期开学考试) )图(a)是测量木块与木板间动摩擦因数的实验装置。接通电 源，开启打点计时器，从斜面上某点释放木块，木块沿木板滑下，多次重复后选择点迹清晰的一条纸带如 图(b)所示。图中 04是选取的五个计数点，相邻两计数点的时间间隔为 T，如图(b)所示，测出了两个计 数点的间距 x1和 x4，重力加速度为 g，完

13、成下列填空： (1)木块下滑的加速度大小为_(用符号 T、x1、x4表示)； (2)下列物理量中，还需测量的是_； A.木块的质量 m B.木板的质量 M C.木块下滑的时间 t D.木板倾角 (3)木块与木板间的动摩擦因数为_； (4)实验中发现动摩擦因数的测量值大于实际值，可能的一个原因是_。 【答案】 (1). 41 2 3 xx T (2). D (3). 41 2 tan 3cos xx gT (4). 木块受到纸带阻力作用 【解析】 (1)1根据逐差法有 2 41 3xxaT 解得木块下滑的加速度大小为 41 2 3 xx a T (2)2根据牛顿第二定律 sincosmgmgma

14、 可得 tan cos a g 则要测量动摩擦因数还需要测量木板的倾角，故选 D。 (3)3木块与木板间的动摩擦因数为 41 2 tan=tan c sco3os x ggT ax (4)4实验中发现动摩擦因数的测量值大于实际值，可能的一个原因是木块受到纸带阻力作用。 7 7、 (2021(2021 广东省河源市高三下学期开学考试 广东省河源市高三下学期开学考试) )某科技实验小组利用传感器测定铁块与斜面间的动摩擦因数， 装置如图甲所示，在长为 0 l的固定斜面上，让铁块从斜面顶端由静止开始下滑，由固定在斜面底端的位移 传感器、速度传感器分别测出铁块到传感器的距离l和相应位置的速度v，最后利用

15、计算机拟合得到如图乙 所示的图线。 (1)图乙中的纵坐标表示铁块到传感器的距离 l，横坐标表示_。 Av B.v C. 2 v D. 2 1 v (2)该图线的函数表达式l _(用 0 lbv、 、表示) (3)根据图线可得铁块沿斜面下滑的加速度a_(用 0 lb、表示)。 (4)若斜面长 0 1.0ml ，高0.60m，采用国际单位制b的数值为9.8，取重力加速度 2 9.8m/sg ，可得到铁 块与斜面间的动摩擦因数_。 【答案】 (1). C (2). 2 0 0 l vl b (3). 0 2 b l (4). 0.125 【解析】 (1)设铁块下滑的加速度为a，速度为v，位移为x，铁

16、块从静止开始下滑，则据运动学公式可得 2 2vax 解得 2 1 2 xv a 铁块到传感器的距离为 22 000 11 22 llxlvvl aa 式中 0 la、为定值，所以横坐标为 2 v。 故选 C。 (2)由图乙可知，直线斜率为 0 l k b ，因此设直线的方程为 2 0 l lvC b 将 0 (0, )l，( ,0)b代入方程，解得 0 Cl 故该图线的函数表达式为 2 0 0 l lvl b (3)结合(1)(2)可得 22 0 00 1 2 l lvlvl ab 可知 0 1 2 l ab 解得 0 2 b a l (4)斜面长 0 1.0ml ，高0.60m，设斜面与地面

17、的夹角为，则 sin0.6，cos0.8 铁块沿斜面向下滑动时受到沿斜面向上的摩擦力f和重力沿斜面的分量 1 F 1 sinFmg，cosfmg 则铁块受到合力为 =sincosFmgmg 合 据牛顿第二定律得 sincosmamgmg sincosagg 222 0.5 9.8m/s0.6 9.8m/s(0.8 9.8m/s ) 解得 0.125 8 8、(2021(2021福建省名校联盟高三下学期开学考试福建省名校联盟高三下学期开学考试) )某兴趣小组用如图甲所示的实验装置来测物块与斜面间的 动摩擦因数PQ为一块倾斜放置的木板，在斜面底端 Q 处固定有一个光电门，光电门与数字计时器相连(图

18、 中未画) 每次实验时将一物体(其上固定有宽度为 d的遮光条)从不同高度 h处由静止释放， 但始终保持斜面 底边长 L0.500 m不变(设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同) (1)用 20 分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度 d如乙图所示，则 d_cm； (2)该小组根据实验数据，计算得到物体经过光电门的速度 v，并作出了如图丙所示的 v2h图象，其图象与 横轴的交点为 0.25由此可知物块与斜面间的动摩擦因数 _； (3)若更换动摩擦因数更小的斜面，重复上述实验得到 v2h图象，其图象的斜率将_(填“增 大”“减小”或“不变”) 【答案】 (1). 0 225 (2). 0.5 (3).

19、不变 【解析】 (1)由图知第 5 条刻度线与主尺对齐，则读数为：25 0.052.250.225dmmmmmmcm=+=； (2)设斜面的长为 s，倾角为，由动能定理得： 2 () 1 2 mgsinmgcossmv -= 即： 2 1 2 mghmgLmv-=， 2 22vghgL=- 由图象可知，当0.25hm时，0v ，代入得到：0.5； (3)由 2 22vghgL=- 知斜率 2kg 为定值，若更换动摩擦因数更小的斜面，图象的斜率不变 9 9、(2021(2021福建省罗源一中高三下学期开学考试福建省罗源一中高三下学期开学考试) )某实验小组的同学用如图甲所示的装置测量滑块与斜面间

20、 的动摩擦因数 。每次滑块都从斜面上由静止开始下滑，测出滑块每次下滑时遮光板到光电门所在位置的距 离 L及相应遮光时间 t的值。 (1)用游标卡尺测量遮光板的宽度 d ，如图乙所示，则 d =_mm； (2)为测出滑块与斜面间的动摩擦因数 ，本实验还需要测出或知道的物理量是_ (填下列序号)； A滑块和遮光板的总质量 m B斜面的倾角 C当地的重力加速度 g (3)实验中测出了多组 L 和 t的值，若要通过线性图象来处理数据求 值，则应作出的图象为_。 At2-L图像 B t2- 1 L 图像 CL2- 1 t 图像 DL2-t 图象 【答案】 (1). 2.25mm (2). BC (3).

21、 B 【解析】 (1)1用游标卡尺测量遮光板的宽度为 0.2cm 0.05mm 52.25mmd (2)2由牛顿第二定律得 sincosmgmgma 2 2vaL d v t 解得 2 1 sin 2 cos d gL t gL 由上式得，本实验还需要测出的物理量为斜面的倾角 和当地的重力加速度 g。 故选 BC。 (3)3由上式解得 2 2 1 2sincos d t gL t2- 1 L 图像是一条过原点的直线。 故选 B。 1010、(2021(2021安徽省六校教育研究会高三下学期安徽省六校教育研究会高三下学期 2 2 月开学联考月开学联考) )某同学设计了如图所示的装置来探究加速度

22、与力和质量的关系，实验时将拉力传感器固定在水平放置的木板上，传感器与水平细线相连，细线绕过定 滑轮与水瓶相连，已知木板与桌面间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。 (1)将质量为 0 m的木板(包括拉力传感器)右端移至与标识线MN对齐，向水瓶中加水直到木板刚要滑动时 计下此时传感器的示数 0 F，再加一定量的水，当拉力传感器示数为 1 F时释放木板，记录木板右端运动到与 MN间距为 L的处所PQ用时间，为减小误差，多次测量取时间的平均值 t，由此可知木板运动的加速度为 _(结果用 L、t表示)。 (2)保持水瓶中水的质量一定时，通过在木板上叠放重物来改变其质量，这种情况下_(填“能”或“不 能”)探

23、究物体的加速度与质量的关系。 (3)在保持 0 m一定的情况下，通过改变水瓶中水的质量来改变外力，与用钩码拉动小车相比较，其优点是 _。 A可以改变滑动摩擦力的大小 B可以比较准确地测出摩擦力的大小 C可以获得更大的加速度以提高实验精确度 D可以让木板受到的拉力连续变化，以取得任意值 【答案】 (1). 2 2L t (2). 不能 (3). BD 【解析】 (1)1由题意知木板运动时 2 1 2 Lat 整理可得加速度为 2 2L a t (2)2在保持水瓶中水的质量一定的情况下，拉力一定，但由于木板整体的质量不同，对应的摩擦力也不相 同，因此不能探究 0 m和 a的关系. (3)3A不可以改变滑动摩擦力的大小，A错误； B缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动，可以比较准确地测出滑动摩擦力的大小，B正确； C并没有获得更大的加速度，来提高实验精确度，C错误； D缓慢向瓶中加水，可以让木板受到拉力连续变化，以取得任意值，D正确。