【物理】2020二轮复习力学实验非选择题特训练习（解析版）

【物理】2020二轮复习力学实验非选择题特训练习（解析版）

‎2020届高考物理二轮复习非选择题特训练习（1）‎ 力学实验 ‎1、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1mm)的纸贴在水平桌面上.如图甲所示,将橡皮筋的一端Q固定于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.用一只弹簧测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉到坐标原点O.此时拉力F的大小可由弹簧测力计测出.弹簧测力计的示数如图乙所示,为__________N.‎ ‎2.撤去1题中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点.此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向.由弹簧测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=2.10N和F2=2.83N.‎ ‎①用5mm长度的线段表示0.5N的力,以O点为作用点,在图甲中画出力F1、F2的图示.然后按平行四边形定则画出它们的合力F合 ‎②若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在__________.则该实验验证了力的平行四边形定则.‎ ‎2、图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图，实验前，应对实验装置反复调节，直到槽末端切线水平。取，计算结果均保留三位有效数字.‎ ‎（1）实验过程中，每次让小球从同一位置由静止释放，其目的是______.‎ ‎（2）图乙是根据实验数据所得的平抛运动的曲线，其中O为抛出点，则小球做平抛运动的初速度大小v= ______m/s.‎ ‎（3）在另一次实验中，将白纸换成方格纸，每小格的边长L=4.90cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示.可知该小球做平抛运动的初速度大 = ______m/s，B点在竖直方向的分速度大小=______m/s. ‎ ‎3、某同学用如下器材验证动能定理:一端带有滑轮的长木板、滑块M、滑块m、轻质挡光片、两个光电门、细绳、 游标卡尺、米尺等.已知重力加速度为g,且满足M≥m,验证步骤如下:‎ ‎(ⅰ)用游标卡尺测量挡光片宽度,记为d,并将挡光片固定在滑块M上.‎ ‎(ⅱ)将两个光电门固定于长木板上,并多次测量两光电门之间的距离,求得平均值并记为l.‎ ‎(ⅲ)将长木板不带滑轮的一端垫起,令滑块M由长木板上端滑下,反复调整垫起的高度直至滑块M经过两光电门的时间相同,并固定垫块的位置.(ⅳ)细绳的一端系在滑块M上,另一端跨过滑轮连接另一个滑块m,调整滑轮使细绳平行于长木板.‎ ‎(ⅴ)将滑块M置于长木板靠近顶端的某位置,由静止释放,记录挡光片先后经过两个光电门的时间,分别记为△t1、△t2‎ ‎(ⅵ)分析数据和实验误差,验证动能定理.‎ 请按要求回答下列问题:‎ ‎1.“反复调整垫起的高度直至滑块M经过两光电门的时间相同”,这样的操作结果说明滑块M在长木板上做__________运动,这样操作的目的是__________. 2.用题目中所给字母表示验证动能定理的关系式__________. 3.用测量结果验证动能定理的过程中发现,合外力所做的功始终略大于滑块M动能的变化量,请分析这是什么因素导致的.__________.‎ ‎4、由于空间站处于完全失重状态,不能利用天平等仪器测量质量,为此某同学为空间站设计了如图所示的实验装置,用来测量弹簧的劲度系数和小球质量.图中左侧挡板处装有力传感器,水平轨道B处装有光电门,可以测出小球经过光电门的时间,小球直径为D.‎ ‎1.用一水平外力作用在小球上,使弹簧的压缩长度为x,力传感器的示数为F,则弹簧的劲度系数为__________. 2.撤去水平外力,小球被弹出后沿水平轨道运动,通过B处光电门的时间为t,据此可知,小球被弹出时的速度大小v=__________,小球的质量m=__________.‎ ‎5、某同学利用图示装置来验证机械能守恒定律。是质量均为m的小物块,C是质量为M的重物,间由轻弹簧相连,间由轻质细绳相连。在物块B下放置一压力传感器,重物C下放置一速度传感器,压力传感器与速度传感器相连。整个实验中弹簧均处于弹性限度内,重力加速度大小为g。实验操作如下:‎ a.开始时,系统在一外力作用下保持静止,细绳拉直但张力为零。现释放C,使其向下运动,当压力传感器示数为零时,速度传感器测出C的速度为v。‎ b.在实验中保持质量不变,改变C的质量M,多次重复步骤a。回答下列问题:‎ ‎(1)该实验中,M和m大小关系必满足填M___________m(“小于”“等于”或“大于”)。‎ ‎(2)为便于研究速度v与质量M的关系,每次测C的速度时,C已下降的高度应_____________(选填“相同”或“不同”)。‎ ‎(3)根据所测数据,为更直观地验证机械能守恒定律,应作出_______________(选项“”“”或“”)图线。‎ ‎(4)根据3中的图线,若图线在纵轴上的截距为b,则弹簧的劲度系数为____________(用题给的已知量表示)‎ ‎6、为了探究力对初速度为零的物体做功与物体获得速度的关系,某实验小组采用如图甲所示的装置进行实验.‎ ‎1.实验小组按正确的操作,将木板一端倾斜来平衡摩擦力,打出如上三条纸带,其中符合实验要求的是__________(填纸带的字母编号). 2.下列关于橡皮筋及其做功的说法正确的是(   ) A.橡皮筋做功的值不需要测量 B.增加规格相同的橡皮筋条数,使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加 C.在小车运动的过程中,橡皮筋一直对其做功 D.将橡皮筋的长度拉伸为原来的两倍,橡皮筋做的功增加了两倍 ‎3.在操作正确的前提下,其中打出的一条纸带如图乙所示,为了测量小车获得的速度应选用纸带的__________部分进行测量.‎ ‎4.在某次实验中,实验小组误将木板水平放置,小车在橡皮筋作用下由静止开始运动,当小车运动到某一位置时,橡皮筋恰好处于原长状态.下列说法正确的是(   ) A.此时小车速度最大 B.此时小车加速度最大 C.此后小车开始做匀速直线运动 D.当小车速度最大时,橡皮筋一定处于拉伸状态 ‎7、如图所示,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. ‎ ‎ 1.实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通过仅测量__________(填选项前的符号),间接地解决这个问题. A.小球开始释放高度 B.小球抛出点距地面的高度 C.小球做平抛运动的射程 2.图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时,先让入射球多次从斜轨上位置静止释放,找到其平均落地点的位置,测量平抛射程. 然后,把被碰小球静置于轨道的水平部分,再将入射球从斜轨上位置静止释放,与小球相碰,并多次重复. 接下来要完成的必要步骤是__________.(填选项前的符号) A.用天平测量两个小球的质量、 B.测量小球开始释放高度 C.测量抛出点距地面的高度 D.分别找到、相碰后平均落地点的位置、 E.测量平抛射程、 3.若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为_________________(用2中测量的量表示);若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为__________________(用2中测量的量表示).‎ ‎4.经测定,叫,小球落地点的平均位置距点的距离如图所示.碰撞前、后的动量分别为与,则__________;若碰撞结束时的动量为,则__________.‎ 实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值为__________.‎ ‎5.有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其他条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大.请你用4中已知的数据,分析和计算出被碰小球平抛运动射程的最大值为__________.‎ ‎8、某同学利用单摆测重力加速度，他用分度值为1毫米的直尺测得摆线长为89.40cm，用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示，‎ ‎(1)读数为______cm.则该单摆的摆长为______cm.用停表记录单摆做30次全振动所用的时间如图乙所示，则停表读数为______s. ‎ ‎(2)若摆长为L，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图所示,则重力加速度的表达式_________（用题目中的物理量示).‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：1.2.00; 2.①;②实验所允许的误差范围内 解析：1.弹簧测力计的最小刻度为0.1N,由图乙可得读数为2.00N。 2.①根据图示法作力F1、F2的图示,作出合力F合,F合长为20mm,所以F合大小为2.0N,如图所示;‎ ‎②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内,则该实验验证了力的平行四边形定则.‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：(1)保证小球平抛运动的初速度相同 ‎ ‎（2） 1.60 (3) 1.47 ；1.96 ‎ 解析： (1)每次让小球从同一位置由静止释放，目的是保证小球平抛运动的初速度相同。‎ ‎(2)根据得：‎ 小球平抛运动的初速度为：。‎ ‎(3)在竖直方向上,根据得：小球的初速度为：‎ B点的竖直分速度为：。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：1.匀速直线; 平衡摩擦力（或者保证滑块M所受合外力是细绳的拉力） 2. 3.滑块m 的重力总是略大于绳子的拉力 解析：1.滑块M通过两光电门所用时间相同,说明做匀速直线运动,这样做是为了平衡摩擦力. 2.由题可知滑块M经过两光电门时的速度分别为和,所以验证动能定理的表达式为. 3.对系统应用牛顿第二定律有,解得,设绳子拉力为T.则,所以绳子拉力T略小于mg,而实验中把mg作为滑块M所受的合外力,所以实验中合外力做的功略大于滑块M动能的变化量.‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：1. 2. ;‎ 解析：1.根据胡克定律,可得 2.由极短时间内的平均速度表示经过光电门时的瞬时速度知, .根据动能定理有,联立解得 ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：(1)大于 (1)相同 (3) (4)‎ 解析：(1)实验过程中需要测定压力传感器示数为零时,C向下运动的速度v,所以必须满足。‎ ‎(2)因刚开始时弹簧被压缩,弹力大小为,而压力传感器示数为零时,弹簧被拉伸,弹力大小 仍为,弹簧的形变量,不论C的质量如何,测C的速度时,C已下降的高度相同,为。‎ ‎(3)弹性势能在始末状态相同,为此只需验证,化简得,所以应作图线。‎ ‎(4)由题意知,而,联立得。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：1.B; 2.AB; 3.HI、HK或IK均可; 4.D 解析：1.纸带B的点迹均匀,说明小车做匀速运动,满足了平衡摩擦力的要求,则符合实验要求的是B. 2.实验中橡皮筋做功的值不需要测量,选项A正确;增加规格相同的橡皮筋条数,使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加,选项B正确;在小车运动过程中,橡皮筋只是刚开始时对小车做功,橡皮筋恢复到原长后就不再做功,选项C错误;将橡皮筋的长度拉伸为原来的两倍,橡皮筋做的功不是增加两倍,选项D错误. 3.测量小车的速度时应该用纸带上点迹均匀的部分测量,即HI、HK或IK均可. 4.由于木板水平放置,可知小车与木板间有摩擦力,当小车速度最大时,橡皮筋的弹力等于摩擦力,此时橡皮筋一定处于拉伸状态,故选D.‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：1.C; 2.ADE; 3. ; 4.14; 2.9; 1.01; 5.76.8‎ 解析：1.由于本实验的碰撞发生在同一高度,两小球在空中运动的时间相同,因而根据小球做平抛运动的射程就可知道小球碰撞前后速度的大小,C正确. 2.本实验需要用天平测量两个小球的质量m1、m2,找到小球m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N和测量平抛射程OM、ON,以判断相碰前后系统动量的关系,故选A、D、E. 3.由于,且,所以,若碰撞是弹性碰撞,机械能守恒,则,所以 4.解得 ‎ 5.当两个球发生完全弹性碰撞时,被碰小球平抛运动的射程ON有最大值.弹性碰撞中动量守恒,则,机械能守恒,则，解得，所以 ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：（1）2.050 90.425 57.0 （2）‎ 解析：(1)游标卡尺的主尺刻度为20mm,20分度的游标卡尺精确度为0.05mm游标尺上第十条刻线与主尺对齐，所以游标尺的读数为0.50mm,所以游标卡尺的读数为20.50mm=2.050cm；由题图可知秒表的读数为57.0s ‎（2）由图像可知，单摆的振动周期为，则根据可知.‎ ‎ ‎