(2010-2019)十年高考物理真题分类汇编专题18力学、光学、热学实验(含解斩)

专题18力学、光学、热学实验1.(2019•全国Ⅰ卷•T9)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是______点，在打出C点时物块的速度大小为______m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为_____m/s2(保留2位有效数字)。【答案】(1).A(2).0.233(3).0.75【解析】分析可知，物块沿倾斜长木板最匀加速直线运动，纸带上的点迹，从A到E，间隔越来越大，可知，物块跟纸带的左端相连，纸带上最先打出的是A点；在打点计时器打C点瞬间，物块的速度24.65100.233m/s220.1BDCxvT；根据逐差法可知，物块下滑的加速度22226.153.15100.75m/s440.1CEACxxaT。故本题正确答案为：A；0.233；0.75。2.(2019•天津卷•T10)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。①下列哪些措施能够提高实验准确程度______。A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些②该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是______。③该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN’的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n=______。(用图中线段的字母表示)【答案】(1).AD(2).D(3).ACBD【解析】采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量大一些，保证光线的直线度，因此AD正确，光学表面是否平行不影响该实验的准确度，因此B错误，应选用细一点的大头针因此C错误。根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光，又因发生了折射因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移，因此D正确，ABC错误由折射定律可知折射率sinsinAOCnBOD，sinACAOCR，sinBDBODR，联立解得ACnBD3.(2019•全国Ⅱ卷•T9)如图(a)，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等。回答下列问题：(1)铁块与木板间动摩擦因数μ=______(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角θ=30°。接通电源。开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.8m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为_____________(结果保留2位小数)。【答案】(1).sincosgag(2).0.35【解析】【详解】(1)由mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：μ=sincosgag……①(2)由逐差法a=III29SST得：SII=(76.39-31.83)×10-2m，T=0.15s，SI=(31.83-5.00)×10-2m，故a=22244.561026.8310910m/s2=1.97m/s2，代入①式，得：μ=19.81.97239.82=0.354.(2019•全国Ⅱ卷•T16)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________；A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=_________；(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为______________nm(结果保留3位有效数字)。【答案】(1).B(2).1xdnl（）(3).630【解析】【详解】(i)由Δx=ld，因Δx越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意；(ii)由1xlnd，λ=(1)dxnl(iii)λ=(1)dxnl=3330.310m7.5610m6.310m630nm(41)1.2m5.(2019•全国Ⅲ卷•T9)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是_______。(填正确答案标号)A.米尺B.秒表C.光电门D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答：________________________________________________(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，则该地的重力加速度大小为g=___m/s2。(保留2位有效数字)【答案】(1).A(2).将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺。(3).9.7【解析】此实验用数码相机替代打点计时器,故实验原理是相同的,仍然需要米尺来测量点与点之间的距离;就本实验而言,因为是不同照片,所以是测量连续几张照片上小球位置之间的距离;加速度求解仍然用逐差法计算,注意是bc与ab之间的距离差.6.(2019•全国Ⅲ卷•T13)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_______________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_____________________________________________________________。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_________________________________。【答案】(1).使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜(2).把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积(3).油膜稳定后得表面积S。【解析】油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜，故而需要减少油酸浓度；一滴油酸的体积非常微小不易准确测量，故而使用累积法，测出N滴油酸溶液的体积V，用V与N的比值计算一滴油酸的体积；由于形成单分子油膜，油膜的厚度h可以认为是分子直径，故而还需要测量出油膜的面积S，以计算厚度VhS.7.(2019•北京卷•T9)用如图1所示装置研究平地运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。(1)下列实验条件必须满足的有____________。A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末段水平C.挡板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。a.取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________(选填“最上端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重锤线平行。b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则12yy______13(选填“大于”、“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为____________(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____________。A.从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体_________。A.在水平方向上做匀速直线运动B.在竖直方向上做自由落体运动C.在下落过程中机械能守恒(5)牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因。___________________________【答案】(1).BD(2).球心(3).需要(4).大于(5).021gvxyy(6).B(7).B(8).利用平抛运动的轨迹的抛物线和圆周运动知识证明即可【解析】根据平抛运动的规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动解答。(1)本实验中要保证小球飞出斜槽末端时的速度为水平，即小球做平抛运动，且每次飞出时的速度应相同，所以只要每次将小球从斜槽上同一位置由静止释放即可，故BD正确；(2)a.平抛运动的起始点应为钢球静置于Q点时，钢球的球心对应纸上的位置，由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动，所以在确定y轴时需要y轴与重锤线平行；b.由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比为1:3:5:7:....可知，由于A点不是抛出点，所以1213yy；设AB，BC间所用的时间为T，竖直方向有：221yygT，水平方向有：0xvT，联立解得：021gvxyy；(3)A项：从细管水平喷出稳定的细水柱，由于细水柱射出后受到空气阻力的作用，所以此方案不可行；B项：用频闪照相在同一底片上记录小球不同时刻的位置即平抛运动的轨迹上的点，平滑连接在一起即为平抛运动轨迹，所以此方案可行；C项：将铅笔垂直于竖直的白板放轩，以一定初速度水平抛出，笔尖与白纸间有摩擦阻力的作用，所以铅笔作的不是平抛运动，故此方案不可行；(4)由平抛运动竖直方向运动可知，212hgt，时间2htg，所以只要高度相同，时间相同，故B正确；(5)由平抛运动可知，竖直方向：212hgt，水平方向：0xvt，联立解得：2202gyxv，即抛出物体的轨迹为抛物线，当抛出的速度越大，在抛物线上某点的速度足以提供该点做圆周运动的向心力时，物体的轨迹从抛物线变为圆。8.(2019•江苏卷•T10)某兴趣小组用如题1图所示的装置验证动能定理.(1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用：A.电磁打点计时器B.电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择_______(选填“A”或“B”).(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔.实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动.同