（新课标）2020年高考物理 考点汇总 考点7 力学实验 10页

考点7 力学实验 ‎ ‎1.（2020·江苏物理·T10）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。‎ ‎(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 ‎（3）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。‎ ‎【思路点拨】解答本题时注意：(1)弹簧测力计的读数要求；（2）该实验与课本实验有何相同点和不同点。‎ ‎【精讲精析】（1）根据弹簧测力计的指针位置以及读数规则可知A的示数为3.6N，‎ ‎（2）要验证的关系是A、B两个弹簧测力计的拉力的合力与M的重力等大反向，所以应测量M的重力，为减小测量误差应该做到测力计使用前校零，拉力的方向与木板平行，A、B、C对，改变拉力进行多次实验，O点位置可以不同，D错。‎ ‎（3）A的拉力超过其量程，为减小A的数值，可以有多个方法，例如：使B拉力减小，减小M的重力大小，A换成量程更大的弹簧测力计，改变B的拉力方向等。‎ 答案:（1）3.6N （2）D (3) 使B拉力减小，减小M的重力大小，A换成量程更大的弹簧测力计或改变B的拉力方向等（任选两种）‎ ‎2.（2020·新课标全国卷·T23）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；所得数据如表所示。‎ 完成下列填空和作图：‎ ‎（1）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_______；‎ ‎(2)根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出–t图线；‎ ‎（3）由所画出的–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）。‎ ‎【思路点拨】解答本题时可应用运动学涉及a、v1、s和t四个物理量之间的公式，写出关系式，再根据给出的数据进行处理，然后描点绘图，图线的斜率是包含加速度的式子，从而求出加速度。‎ ‎【精讲精析】（1）由运动学公式s=v0t+at2=‎ ‎（v1－at）t+at2=－at2＋v1t，形变为=－at＋v1，从此式可知，–t图线是一条斜率为负数的直线。‎ ‎（2）根据题目提供的数据按进行处理，把处理的数值对应描点，然后用一根直线连接这些点，所得图象如图所示。‎ ‎（3）由图线知斜率绝对值为k==1.0，又从=－at＋v1知，斜率的绝对值为a，故有 a=1.0，即a=‎2.0m/s2‎ 答案：（1）或　（２）见精析精讲图 ‎（３）2.0（1.8～2.2范围内均正确）‎ ‎3.（2020·安徽高考·T21）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)‎ ‎（1）作出m-l的关系图线；‎ ‎（2）弹簧的劲度系数为 N/m。‎ ‎【精讲精析】（1）如图所示，让直线通过尽可能多的点；‎ ‎（2）从图像中取两相距较远的点，利用 求出，。‎ 答案:（1）见解析 （2）0.248～0.262‎ ‎4.（2020·山东高考·T23）（1）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。（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 ‎（2）某同学利用图甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率。‎ ‎①所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系上画出的图像。‎ ‎②根据所画的图像，可求得电流时电源的输出功率为________。（保留两位有效数字）‎ ‎③实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计。在图乙所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是 。（Rx阻值未知）‎ ‎【精讲精析】（1）①由于小球落地和滑块撞击挡板是同时的，可以得出两个物体运动的时间相同。‎ 即 ‎②对滑块受力分析可知 解得 ‎③由上面的表达式可知所测动摩擦因数和H、h、x有关。故选项为c、d。‎ ‎(2) ①根据表中数据描点，作出图像如图所示。‎ ‎②由图像可得，当I=‎0.2A时，其路端电压U=1.85V。所以电源的输出功率为（0.36W也正确）‎ ‎③图甲中如果可变电阻R过小时，电路中电流过大，出现安全事故，烧坏电源及电表。在图乙中，a同样有可能出现安全事故，d中电压表的读数小于电源的路端电压，能够进行安全操作同时又能测出电源的输出功率的电路是b和c.‎ 答案: （1）① ② ③c、d ‎(2) ①见精讲精析图 ②0.37（或0.36）③b、c ‎5.（2020·天津理综·T9）（1）某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态。他在地面上用测力计测量砝码的重力，示数为G，他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，发现测力计的示数小于G，由此判断此时电梯的运动状态可能是 。‎ ‎（2）用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示。‎ 该金属丝的直径是 mm。‎ ‎【精讲精析】⑴砝码在地面上时，，在电梯中则有，由于mg＞F，因此，砝码具有竖直向下的加速度，说明电梯可能做向上的匀减速直线运动或向下的匀加速直线运动。‎ ‎⑵螺旋测微器的读数为。‎ 答案：⑴减速上升或加速下降 ⑵1.706（1.704～1.708均可）‎ ‎6.（2020·浙江理综·T21）（10分）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 。‎ ‎【思路点拨】实验中需要：（1）测量计算小车的加速度。(2)改变和测量小车的质量。(3)改变和测量小车所受的拉力。可根据这些测量需要，检查缺少的仪器。‎ ‎【精讲精析】为测量小车的加速度，需记录小车运动的位置和时间，这可利用打点计时器（电火花计时器）和纸带完成。所以，实验中应有打点计时器（电火花计时器）。实验中需要改变小车的质量，这可通过在小车上增减钩码来实现，所以实验中应有钩码。实验中还需要改变小车所受拉力的大小，这可通过改变盘中的砝码的数目来改变，所以实验中应有砝码。‎ 答案:学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或学生电源、电火花计时器、钩码、砝码 学生电源为电磁打点计时器（电火花计时器）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，还可用于测量小车质量 ‎7.（2020·广东理综·T34（1））如图甲是“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。‎ ‎①OD间的距离为 cm。‎ ‎②如图乙是根据实验数据绘出的图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示 ，其大小为 (保留三位有效数字)。‎ ‎【思路点拨】：解答本题时注意把握以下两点：‎ ‎（1）读数时注意要估读到毫米的下一位；‎ ‎（2）通过两个变量之间的关系式确定斜率的意义。‎ ‎【精讲精析】由图甲D点对应的数值可以读出OD之间的距离为‎1.20cm,物体做匀变速直线运动，位移和时间之间的关系为，可见在s–t2图像中的斜率表示加速度的一半，可得加速度为‎0.930m/s2‎ 答案：①1.20cm ②加速度的一半 0.930m/s2‎ ‎8.（2020·海南物理·T14‎ ‎）现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图所示：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点到导轨底端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：‎ 以s为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中描出第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=___________(保留3位有效数字).由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率，将k和进行比较，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。‎ ‎【思路点拨】解答本题可按以下思路分析：‎ ‎【精讲精析】（1）滑块和遮光片的重力势能减少，砝码的重力势能增加，所以系统的重力势能减少的量为；滑块运动到光电门时的速度为，所以系统的动能增加量为。若机械能守恒，则有，‎ 解得。‎ ‎（2）如图所示。‎ 由图像可求得斜率 答案：（1） ‎ ‎（2）见精讲精析图 2.43 ‎