2020高考物理一轮复习 专题34 力学实验(三)(解析版)

力学实验（三）

1、（2020·北京市通州区高三下学期5月一模）某同学探究加速度与物体受力、物体质量的关系。 (1)为达到实验目的，下列说法正确的是___。（选填选项前的字母） A．可以用天平测物体的质量 B．必须用弹簧秤测物体受力

C．同时研究某个物理量与另外两个物理量的关系，可采用控制变量的方法

(2)为了测量（或比较）出物体运动的加速度a，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____（选填选项前的字母）。

A．小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量其移动的位移x，用秒表测出发生这段位移所用的时间t，由a2x计算出加速度 t2B．将打点计时器的纸带连在小车上，通过纸带上打出的点来测量加速度a

C．让两辆相同的小车同时做初速度为零且加速度不同的匀加速直线运动，并同时停下，那么它们的位移之比就等于加速度之比，测量（或比较）加速度就转换为测量（或比较）位移了

(3)实验中用图1所示的装置，补偿打点计时器对小车的阻力和其他阻力的具体做祛是：将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带滑木板做直线运动_____（选填“匀速”或“匀加速”）。

(4)该实验中“细线作用于小车的拉力F等于砂和桶所受的总重力mg”是有“条件”的。已知小车和车上砝码的总质量为M、砂和桶的质量为m，不计摩擦阻力与空气的阻力，请将小车和车上砝码的加

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速度aM与砂和桶的加速度am的大小关系、拉力F的表达式以及该“条件”的内容填在表格相应的位置中。

aM与am的大小关系 拉力F的表达式 “条件” ______ ______ ________ (5)在研究a与M的关系时，已经补偿了打点计时器对小车的阻力及其他阻力。理论上也可以以小车加速度的倒数为纵轴、小车和车上砝码的总质量M为横轴，可作出系中画出

1a1M图像。请在图2所示的坐标a1M图像的示意图并在图中标出截距数值________。 a

【答案】 (1). AC (2). BC (3). 匀速 (4). 相等 (5).

Mmg (6). mM Mm(7).

【解析】

(1)[1]A．由于本实验是探究小车的加速度与质量、力的关系，必须改变小车的质量，所以要用天平测量小车的质量，故A正确；

B．本实验中用砂桶的重力充当拉力，故不需要用弹簧秤测力的大小，故B错误；

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C．同时研究某个物理量和另外两个物理量的关系，可采用控制变量的方法，故C正确； 故选AC；

(2)[2]A．利用公式x12at求解加速度，用刻度尺测量其移动的位移x，由于存在打点计时器可以用2其记录时间，不用秒表记录时间，秒表记录时间误差较大，故A不可行；

B．将打点计时器的纸带连在小车上，通过纸带上打出的点来测量位移和时间，再利用xaT2求解加速度，故B可行；

C．让两辆相同的小车同时做初速度为0且加速度不同的匀加速直线运动，并同时停下，那么根据

x12at可知它们的位移之比就等于加速度之比，测量加速度就转换为测量位移了，故C可行； 2故选BC；

(3)[3]平衡摩擦力时，把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动即可；

(4)[4]砂桶和小车用线连接，故二者沿连线方向上的加速度相等； [5][6]对小车和车上砝码与砂和桶组成的整体，根据牛顿第二定律有

a绳的拉力为

mg

MmFMa变形可得

Mmg

MmFmgm 1M由数学规律可知，在 M?m条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力；

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(5)[7]保持外力一定时，根据牛顿第二定律得

a则有

mg

Mm111gM amgg则以为纵轴，以总质量M为横轴，作出的图象为一倾斜直线，且纵坐标为

1a1，图象如图所示 g

2、（2020·贵州省黔东南州高三下学期模拟）研究性学习小组的同学欲探究加速度与力、质量的关系，该小组在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车（车上有槽，可放入砝码，B为打点计时器，C为力传感器（可直接读出绳上的拉力大小），P为小桶（可装入砂子），M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板，不计细绳与滑轮间的摩擦。由静止释放小车A，通过分析纸带求出小车的加速度

(1)在平衡小车受到的摩擦力时，下列说法正确的_______；（填选项前面的序号） A．轻推小车前，挂上小车前端的细绳和小桶P，但小桶内不装入沙子，取下纸带

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B．轻推小车前，取下小车前端的细绳，装上纸带

C．接通打点计时器电源，轻推小车，若打出点间的距离逐渐增大，则应移动垫片，使木板的倾角增大 (2)该小组同学在探究拉力一定的情况下，加速度与质量的关系时发现，在不改变小桶内砂子的质量而只在小车上的槽内增加砝码时，力传感器的示数_______（选填“变化”或“不变”）；

(3)已知交流电源的频率为50Hz，某次实验得到的纸带如图乙所示，每相邻两点间还有4个点来画出，由纸带可求得小车的加速度a=______________m/s2。（结果保留两位有效数字） 【答案】 (1). B (2). 变化 (3). 1.3 【解析】

(1)[1]AB．平衡摩擦力时，应不挂小桶推动小车，观察打点计时器正常工作时纸带上打出的点迹间距相等即可，故A错误，B正确；

C．接通打点计时器电源，轻推小车，若打出点间的距离逐渐增大，说明平衡摩擦过大，则应移动垫片使木板的倾角减小，故C错误。 故选B。

(2)[2]在小车上的槽内增加砝码时，小车的加速度会发生变化，则小桶及砂的加速度发生变化，对小桶及砂根据牛顿第二定律有

mg2Fma

a变化，所以F也会发生变化。

(3)[3]由题知，每相邻两点间还有4个点来画出，则相邻计数点的时间T=0.1s，根据逐差法可得小车的加速度为

a代入数据可得a1.3m/s2

s3s4(s1s2)

4T23、（2020·高考强基3套卷全国卷一）某同学利用如图所示的实验装置来验证金属小球1和2在碰

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撞前后动量守恒。已知小球1、2的质量分别为m110g、m25g，半径分别为r1、r2，图中E点为单独释放小球1时的落点，D、F点分别为小球1、2碰撞后的落点。

(1)本实验必须满足的条件是___________。 A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端的切线水平

C．小球1每次都从斜槽上的同一位置由静止释放 D．小球1与小球2的半径满足r1r2

(2)若OE的距离x140cm，则OD的距离x2、OF的距离x3的值可能为__________。 A．10cm、60cm B．15cm、50cm C．25cm、30cm D．30cm、20cm

(3)写出一条减小实验误差的建议：____________________________。

【答案】 (1). BC (2). BC (3). 多次测量取平均值或更换密度更大的小球 【解析】

(1)[1]A．实验中是通过平抛运动的规律求解小球1和2碰撞前后的速度的，只要两小球离开轨道后做平抛运动，斜槽是否光滑对实验没有影响，故A错误；

B．要保证两小球每次都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；

C．要保证每次碰撞前小球1的速度都相同，则小球1必须从同一高度由静止释放，故C正确；

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D．要保证两小球的碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，则有

m1m2，r1r2

故D错误； 故选BC；

(2)[2]根据平抛运动规律有

vx th解得小球做平抛运动的初速度

12gt 2vx则要验证碰撞前后动量守恒，只需验证

g 2hm1x1m1x2m2x3

而题中四组数据都满足m1x1m1x2m2x3，由碰撞过程中动能不增加可知A组数据不可能，由碰撞后小球1的速度不能超过小球2的速度，可知D组数据不可能，综上可知B、C组数据可能； 故选BC；

(3)[3]减小偶然误差可以通过多次测量取平均值实现，减小系统误差可以通过更换密度更大的小球实现。 4、（2020·北京市首都师大附中北京学校高三下学期联考）某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6V的交流电和直流电，交流电的频率为50Hz.重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律．

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1他进行了下面几个操作步骤：

A.按照图示的装置安装器件；

B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上； C.用天平测出重锤的质量；

D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带； E.测量纸带上某些点间的距离；

F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能． 其中没有必要进行的步骤是______，操作不当的步骤是______．

2这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示．其中0点为起

始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点．根据纸带上的测量数据，当打B点时重锤的速度为______

m/s．(保留3位有效数字)

v23他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图象，

2应是图丙中的______．

【答案】 (1). C (2). B (3). 1.84 (4). C

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【解析】

（1）将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当；

因为我们是比较mgh、 mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C没有必要． （2）匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出B点的速度大小为：vB12xAC0.21680.14311.84m/s； tAC20.02v2（3）他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图象，

22根据 vgh，所以应是图中的C．

125、（2020·安徽省马鞍山市高三下学期第二次质检）某同学利用如图（a）所示的装置测量物块与水平桌面之间的动摩擦因数。

（1）物块放在水平桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz，纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。图（b）为打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E为纸带上5个计数点（相邻两计数点间有4个点未画出），各计数点间距离如图所示，则加速度大小为_________m/s2。（结果保留两位有效数字）

（2）已知物块的质量为m1，所悬挂钩码的总质量为m2，重力加速度为g，实验中测得的加速度用a表示，则物块与桌面间的动摩擦因数为_________________。

m2g(m1m2)a

m1g【答案】 (1). 2.0 (2).

【解析】

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(1) [1]．相邻两计数点间有4个点未画出，可知T=0.1s，则根据xaT2解得

axCExAC10.618.616.594.6122210m/s2.0m/s 224T40.1(2)[2]．对滑块和砝码系统，由牛顿第二定律

m2gm1g(m1m2)a

解得

m2g(m1m2)a

m1g=6、（2020·新疆克拉玛依市高三下学期三模）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．

（1）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是__． （2）本实验采用的科学方法是__．

A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 （3）某同学在做该实验时认为：

A．拉橡皮条的细绳长一些，实验效果较好

B．拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些，且拉力F1和F2的夹角越大越好 D．在实验中O点位置不能变

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E．细绳可以用弹性绳代替

其中不正确的是__（填入相应的字母）．

【答案】 (1). （1） F' (2). （2）B (3). （3）C 【解析】

试题分析：（1）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是F'． （2）本实验采用的科学方法是等效替代法，故选B．

（3）拉橡皮条的细绳长一些，以便记忆力的方向，实验效果较好，选项A正确；拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，选项B正确；橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力大小以及拉力F1和F 2的夹角大小要适当，并非越大越好，选项C错误；在实验中O点位置不能变，以保持等效性，选项D正确；细绳可以用弹性绳代替，不影响实验结果，选项E正确；故不正确的是C．

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