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1专题17力学实验（2）2019年高三二模、三模物理试题分项解析（II）1．（2019青岛二中模拟）如图所示为某中学物理课外学习小组设计的测定当地重力加速度的实验装置，他们的主要操作如下：实验次数h/cmt/sv/(m·s－1)110.00.0283.57220.00.0593.39330.00.0923.26440.00.1313.05550.00.1762.84660.00.2352.55①安装实验器材，调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上；②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图上未画出)测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；③固定光电门B的位置不变，改变光电门A的高度，重复②的操作．测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度v；④画出v—t图象．请根据实验，回答如下问题：(1)设小铁球到达光电门B时的速度为vB，当地的重力加速度为g，则小铁球通过两光电门间平均速度v的2表达式为__________________．(用vB、g和t表示)(2)实验测得的数据如下表：请在坐标纸上画出v—t图象（根据图像作答，不必画在答题纸上）．(3)根据v—t图象，可以求得当地重力加速度g＝________m/s2，试管夹到光电门B的距离约为___cm.(以上结果均保留3位有效数字)【参考答案】（1）v＝vB－12gt（2）见解析（3）9.86；69.8【名师解析】(1)根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可得小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为v＝vB－12gt.(2)依据题中数据描点连线，如图所示：(3)小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为v＝vB－12gt，所以v—t图象的斜率大小表示g，则当地重力加速度g＝2k≈9.86m/s2，图象在v轴上的截距等于vB，根据图象得出vB≈3.71m/s，根据，得试管夹到光电门B的距离约为h=≈69.8cm.2.（2019浙江选考模拟3）在做“探究小车速度随时间变化”的实验中，下列仪器需要用到的有______。3【参考答案】AB【名师解析】在做“探究小车速度随时间变化”的实验中，依据实验原理，通过在纸带上打点，借助刻度尺来测量长度，从而研究小车的速度与时间的关系，因此需要用到打点计时器与刻度尺，秒表不需要，因打点计时器点与点时间间隔为，对于天平，不需要测量小车的质量，故AB正确，CD错误；【关键点拨】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项。教科书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚。3.（2019浙江选考模拟3）对于“验证力的平行四边形定则”的实验，某同学有以下认识，以下操作可减小误差的是______。A.实验中两个分力的夹角取得越大越好B.细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行C.拉橡皮条的细绳要长些，用铅笔画出两个定点的位置时，应使这两个点的距离尽量远些D.作图要用细芯铅笔，图的比例要适当大些，要用严格的几何作图法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向【参考答案】BCD【名师解析】实验时两细绳的夹角应近量大点，但不是越大越好，故A错误；实验时应保持拉力水平，故应保持细绳与纸面平行；故B正确；为了方便而且更加准确确定力的方向，操作时可以使绳套细且长一些，描点时两点应近量距离远一点，故C正确；为了减小误差，图的比例要适当大些，故D正确；【关键点拨】本题考查了具体实验细节要求，注意所有要求都要便于操作，有利于减小误差进行，所有操作步骤的设计都是以实验原理和实验目的为中心展开，据此可正确解答本题解决本题的关键是知道“探究求合力的方法”的实验原理和注意事项，需要用平行四边形作出合力，难度不大，属于基础题。4.(2019济南二模)如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置，圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动在圆形卡纸的旁边安装一个改装过的打点计时器，已知打点计时器的打点频率为50Hz。4下面是该实验的实验步骤：I．按实验要求安装器材；Ⅱ．启动电动机，使圆形卡纸转动起来；Ⅲ．转动稳定后，接通打点计时器的电源，在卡纸边缘打点；Ⅳ．断开打点计时器和电动机电源；V．根据卡纸上留下的部分痕迹，测出某两点间的圆心角，如图乙所示计算出电动机的角速度．①实验中使用电磁打点计时器，学生电源应采用下图中的___________接法(填“A”或“B”)②若测得图乙中θ=120°，则电动机转动的角速度ω=___________rad/s【参考答案】B20π/3rad/s（或20.9rad/s）。【命题意图】此题以测量电动机转动角速度的实验为情景，考查电磁打点计时器的使用，角速度公式及其相关知识点。【解题思路】实验中使用电磁打点计时器，使用4~6V的交流电源，学生电源应采用下图中的B接法。图乙中θ=120°=2π/3，5个打点时间间隔，即时间t=5T=5×1/f=5×0.02s=0.10s，则电动机转动的角速度ω=θ/t=20π/3rad/s=20.9rad/s。5.（2019天津河西区模拟）某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图中小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．5○1除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、________(填测量工具)○2实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是()A．轻推小车，能够自由下滑即可B．轻推小车，能够匀速下滑即可C．轻推拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D．轻推拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可○3若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度刚达到最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是()A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．小车已过两个铁钉的连线○4在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用图中纸带的________部分进行测量．【参考答案】○1刻度尺○2D○3B(4)GK【名师解析】○1除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺。○2实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，轻推拖着纸带的小车，能够匀速下滑即说明已经平衡摩擦力。○3若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度刚达到最大时，小车所受合外力为零，橡皮筋弹力等于摩擦力，所以橡皮筋所处的状态是，橡皮筋仍处于伸长状态。○4在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用图中纸带的点迹距离最大且均匀部分进行测量．6．(2019洛阳二模)某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出一定电压，两光电传感器与计算机相连滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。6(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1___________△t2(选填m“=”或“”)时，说明气垫导轨已经水平。(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d测量结果如图丙所示，则d=___________mm。(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示若△t1、△t2和d已知，重力加速度为g，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出两光电门间距离L和___________(写出物理量的名称及符号)。(4)若上述物理量间满足关系式___________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。【参考答案】【命题意图】本题考查利用气垫导轨验证机械能守恒定律实验及其相关知识点。【实验攻略】用测量的物理量表示出钩码Q减小的重力势能和滑块和钩码增加的动能，若两者相等，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。【解题思路】(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1=△t2时，说明滑块做匀速直线运动，则气垫导轨已经水平。（2）根据螺旋测微器的读数规则，遮光条宽度d=8mm+0.474mm=8.474mm。（3）要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，需要得到钩码Q减小的重力势能等于滑块和钩码增加的动能，因此还应测出两光电门间距离L和滑块质量M。（4）滑块通过两个光电门的速度分别为v1=1dt，v2=2dt，滑块通过两个光电门的过程中，钩码Q减小的重力势能为mgL，滑块和钩码增加的动能为12(M+m)v22-12(M+m)v12=12(M+m)(2dt)2-12(M+m)(1dt)2，若上述物理量间满足关系式mgL=12(M+m)(2dt)2-12(M+m)(1dt)2，则表明在上述过程中，滑块和钩码组7成的系统机械能守恒。7.（2019河北石家庄模拟）【参考答案】【命题意图】此题考查落体法验证机械能守恒定律，游标卡尺读数及其相关知识点。【解题思路】（1）根据游标卡尺读数规则，小球直径d=5mm+5×0.1mm=5.5mm=5.5×10-3m。（2）由机械能守恒定律，mgH=12mv2，v=d/t，变换为21t=22gdH，21t——H图象的斜率k=22gd。8、（2019山西二模）8【参考答案】【名师解析】