2020年高考物理真题分类汇编 力和运动学实验 12页

‎2020年高考物理真题分类汇编（详解+精校） 力和运动学实验 ‎ ‎1.（2020年高考·四川理综卷）某研究性学习小组进行了如下实验：如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体R。将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合，在R从坐标原点以速度v0=3cm/s匀速上浮的同时，玻璃管沿x轴正方向做初速为零的匀加速直线运动。同学们测出某时刻R的坐标为（4，6），此时R的速度大小为 cm/s，R在上升过程中运动轨迹的示意图是 。（R视为质点）‎ y x O y x O y x O y x O A． B． C． D．‎ ‎1.5cm/s；D 解析：“研究运动的合成与分解”实验中：小圆柱体R在竖直方向匀速运动有，，在水平方向做初速为0的匀加速直线运动x＝at2，得a＝2cm/s2，R的速度大小为，轨迹示意图是D。‎ ‎2．（2020年高考·江苏理综卷）某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。‎ A P O M ‎2‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_______N。‎ ‎(2)下列不必要的实验要求是_________。(请填写选项前对应的字母)‎ A．应测量重物M所受的重力 B．弹簧测力计应在使用前校零 C．拉线方向应与木板平面平行 D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 ‎⑶某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。‎ ‎2.（1）3.6 （2）D （3）①改变弹簧测力计B拉力的大小 ②减小重物M的质量（或将A更换为较大的测力计，改变弹簧测力计B拉力的方向）‎ 解析：（1）如图，弹簧测力计A的示数为3.6N；‎ ‎（2） “验证平行四边形定则”，只要验证每次FA、FB和Mg满足平行四边形即可，D不必要。‎ ‎（3）弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计A的力大了，由力的平行四边形定则可得：改变弹簧测力计B拉力的大小；减小重物M的质量；改变弹簧测力计B拉力的方向，可以减小弹簧测力计A的拉力，或将A更换为较大的测力计。‎ x h H 挡板 ‎3.（2020年高考·山东理综卷）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x。（空气阻力对本实验的影响可以忽略）‎ ‎（1）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。‎ ‎（2）滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。‎ ‎（3）以下能引起实验误差的是________。‎ a．滑块的质量 b．当地重力加速度的大小 c．长度测量时的读数误差 d．小球落地和滑块撞击挡板不同时 ‎3.（1）；（2）；（3）cd 解析：（1）滑动沿斜面做初速度为零的匀加速直线运动，有，‎ 小球做自由落体运动，有，所以。‎ ‎（2）对滑块受力分析，根据牛顿第二定律得.‎ 即解得 ‎（3）由①②分析知,c、d能引起实验误差。‎ ‎4.（2020年高考·广东理综卷）图(a)是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示。‎ ‎（1）OD间的距离为_______cm ‎（2）图(b)是根据实验数据绘出的s-t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示_______，其大小为_______m/s2（保留三位有效数字）。‎ ‎1‎ ‎3‎ cm O A B C D E 图(a)‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎+‎ s/cm t2/s2‎ O ‎0.01‎ ‎0.02‎ ‎0.03‎ ‎0.04‎ ‎0.05‎ ‎0.06‎ ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ 图(b)‎ ‎4.（1）1.20 （2）加速度一半，0.933 解析：（1）1cm+1mm×2.0格=1.20cm （2）加速度一半，，所以a=0.933m/s2‎ ‎5．（2020年高考·安徽理综卷）为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。实验测出了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出。（g=9.8m/s2)‎ m/克 l/厘米 ‎2.5‎ ‎2.0‎ ‎1.5‎ ‎1.0‎ ‎0.5‎ ‎0.0‎ ‎8.0‎ ‎10.0‎ ‎12.0‎ ‎14.0‎ ‎16.0‎ ‎18.0‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎⑴作出m-l的关系图线；⑵弹簧的劲度系数为 N/m。‎ ‎5.（1）如图所示 （2）0.248~0.262‎ ‎6．（2020年高考·浙江理综卷）在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车，一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。为了完成实验，还须从下图中选取实验器材，其名称是 __________________（漏选或全选得零分）；并分别写出所选器材的作用 __________________________________________________ 。‎ ‎6.①学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或电火花计时器、钩码、砝码 ‎②学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器（电火花计时器）记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到的拉力的大小，还可以用于测量小车的质量。‎ 解析：电磁打点计时器（电火花计时器）记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到的拉力的大小，还可以用于测量小车的质量。如果选电磁打点计时器，则需要学生电源，如果选电火花计时器，则不需要学生电源。‎ ‎7．（2020年高考·上海卷）如图，为测量作匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d。‎ A B d b b ‎⑴当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片先后经过的时间Δt1和Δt2，则小车加速度a= 。‎ ‎⑵（多选题）为减小实验误差，可采取的方法是（ ）‎ A．增大两挡光片宽度b B．减小两挡光片宽度b C．增大两挡光片间距d D．减小两挡光片间距d ‎7.（1）[－]，（2）BC。‎ 解析：本题考查测量匀变速直线运动的加速度实验及误差分析。小车经过A点时速度vA＝，小车经过B点时速度vB＝，由公式：2ad＝vB2－vA2，解得加速度a＝＝[－]。为了减小实验误差，可采取的措施，可通过减小两挡光片的宽度b来更加精确地获得小车经过A和B处的瞬时速度，也可通过增大两挡光片之间的距离d来增加小车运动的时间来减小时间的测量误差，故选BC。‎ ‎8．（2020年高考·全国卷新课标版）利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示。‎ s(m)‎ ‎0.500‎ ‎0.600‎ ‎0.700‎ ‎0.800‎ ‎0.900‎ ‎0.950‎ t(ms)‎ ‎292.9‎ ‎371.5‎ ‎452.3‎ ‎552.8‎ ‎673.8‎ ‎776.4‎ s/t(m/s)‎ ‎1.71‎ ‎1.62‎ ‎1.55‎ ‎1.45‎ ‎1.34‎ ‎1.22‎ 滑块 遮光片 光电门甲 光电门乙 图1‎ t(s)‎ ‎(m/s)‎ s t O ‎2.0‎ ‎1.9‎ ‎1.8‎ ‎1.7‎ ‎1.6‎ ‎1.5‎ ‎1.4‎ ‎1.3‎ ‎1.2‎ ‎1.0‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.3‎ ‎0.4‎ ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.7‎ ‎0.8‎ ‎0.9‎ ‎1.0‎ 图2‎ 完成下列填空和作图：‎ ‎⑴若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_________________；‎ ‎⑵根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出s/t-t图线；‎ ‎⑶由所画出的s/t-t图线，得出滑块加速度的大小为a=_______m/s2（保留2位有效数字）。‎ ‎8.（1）（2）如图所示 （3）2.0‎ 解析：（1）由得 （2）如上图所示 ‎（3）作图求出斜率k=-0.9897m/s2，‎ ‎9.（2020年高考·重庆理综卷）某同学设计了如图1所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2。‎ M A B m m′‎ 图1‎ ‎（1）为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的 与 ，计算a的运动学公式是_______；‎ ‎（2）根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：，他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算μ。若要求a是m的一次函数，必须使上式中的_____保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于 ；‎ ‎（3）实验得到a与m的关系如图2所示，由此可知μ= （取两位有效数字）‎ a/m•s-2‎ m/×10-3kg ‎62‎ ‎61‎ ‎63‎ ‎64‎ ‎65‎ ‎66‎ ‎67‎ ‎68‎ ‎69‎ ‎0.15‎ ‎0.20‎ ‎0.25‎ ‎0.30‎ ‎0.35‎ ‎0.40‎ ‎0.45‎ ‎0.50‎ ‎0.10‎ ‎60‎ 图2‎ ‎9.（1）位移；时间； （2）m＋m′ ；滑块上 （3）0.23（0.21～0.25）‎ 解析：（1）滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，根据得，所以需要测量的是位移和时间。‎ ‎（2）根据整体法有，若要求a是m的一次函数必须使不变，即使m＋m′不变，在增大m时等量减小m′，所以实验中应将从托盘中取出的砝码置于滑块上。‎ ‎（3）将取为k，有，在图像上取两点将坐标代入解得 ‎（在0.21到0.25之间是正确的）‎ m B A C M 遮光片 光电门 图1‎ ‎10．（2020年高考·海南理综卷）现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A，B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图；‎ ‎（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 。动能的增加量可表示为 。若在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为= ________.‎ ‎（2）多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ s(m)‎ ‎0.600‎ ‎0.800‎ ‎1.000‎ ‎1.200‎ ‎1.400‎ t(ms）‎ ‎8.22‎ ‎7.17‎ ‎6.44‎ ‎5.85‎ ‎5.43‎ ‎1/t2(104s-2)‎ ‎1.48‎ ‎1.95‎ ‎2.41‎ ‎2.92‎ ‎3.39‎ 以s为横坐标，为纵坐标，在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k= ×104m-1·s-2 (保留3位有效数字)。‎ 由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出-s直线的斜率k0，将k和k0进行比较，若其差值在试验允许的范围内，则可认为此试验验证了机械能守恒定律。‎ ‎1.4‎ s(m)‎ ‎1/t2(104s-2)‎ ‎1.8‎ ‎2.2‎ ‎2.6‎ ‎3.0‎ ‎3.4‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎1.2‎ ‎1.4‎ ‎10.（1） （2）如图；2.40‎ 解析：（1）重力势能的减少量，‎ 到达B点的速度为，动能的增加量。‎ 若在运动过程中机械能守恒，可得：‎ ‎（2）利用图像可求得斜率为2.40×104m-1·s-2。利用实验数据分别进行逐差法得直线斜率为2.399×104m-1·s-2，保留3位有效数字为2.40×104m-1·s-2。‎ ‎11.（2020年高考·福建理综卷）某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中：‎ ‎①用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为 cm。‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎0‎ cm ‎②小组成员在试验过程中有如下说法，其中正确的是 。（填选项前的字母）‎ A．把单摆从平衡位置拉开30º的摆角，并在释放摆球的同时开始计时 B．测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为t/100‎ C．用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大 D．选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小 ‎11．①0.97（0.96、0.98均可）②C 解析：①主尺刻度加游标尺刻度的总和等于最后读数，0.9 cm+mm = 0.97 cm，不需要估读。②为减小计时误差，应从摆球速度最大的最低点瞬间计时，A错。通过最低点100次的过程中，经历的时间是50个周期，B错。应选用密度较大球以减小空气阻力的影响，D错。悬线的长度加摆球的半径才等于摆长，由单摆周期公式T = 可知摆长记录偏大后，测定的重力加速度也偏大，C正确。‎ ‎12.（2020年高考·北京理综卷）如图1所示，用“碰撞试验器”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。‎ O M P N h H m1‎ m2‎ 图1‎ ‎ ‎O M P N ‎35.20cm ‎44.80cm ‎55.68cm 图2‎ ‎（1）试验中，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 （填选项前的序号），间接地解决这个问题。‎ A．小球开始释放高度 B．小球抛出点距地面得高度 C．‎ 小球做平抛运动的射程 ‎（2）图1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m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2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m1、m2‎ B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON ‎（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，m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图2所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′= ∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′,则p1′∶p2′=11∶____。‎ 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，其它条件不变，可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请你用④中已知的数据，分析和计算出被撞小球m2平抛运动射程ON的最大值为____cm。‎ ‎12.（1）C （2）ADE或DEA或DAE （3）m1·OM＋m2·OM＝m1·OP；m1·OM2＋m2·OM2＝m1·OP2‎ ‎（4）14；2.9；1~1.01 （5）76.8‎ 解析：（1）由于本实验的碰撞是在同一高度，在空中运动时间相同，因而根据小球做平抛运动的射程就可知道碰撞后速度的大小之比，所以选C。‎ ‎（2）本实验必须用天平测量两个小球的质量ml、m2，分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N和测量平抛射程OM，ON，故选ADE。‎ ‎（3）由于m1·v1＋m2·v2＝m1·v，且v1＝、v2＝、v＝所以m1·OM＋m2·OM＝m1·OP。若碰撞是弹性碰撞，机械能守恒m1v12＋m2v22＝m1v2，所以m1·OM2＋m2·OM2＝m1·OP2‎ ‎（4）由于；；。所以为14；2.9；1~1.01。‎ ‎（5）当两个球发生完全弹性碰撞时，被碰小球m2平抛运动射程ON的有最大值。弹性碰撞动量守恒，机械能守恒解得：，所以。被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值76.8cm。‎