（江苏专版）2022年高考物理二轮复习 专题六 第一讲 力学基础实验课前自测诊断卷（含解析）

（江苏专版）2022年高考物理二轮复习 专题六 第一讲 力学基础实验课前自测诊断卷（含解析）考点一基本仪器的使用和读数解析：20分度的游标卡尺，精确度是0.05 mm，游标卡尺的主尺读数为13 mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为150.05 mm0.75 mm，所以最终读数为：13 mm0.75 mm13.75 mm1.375 cm。螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm，可动刻度为20.00.01 mm0.200 mm，所以最终读数为0.5 mm0.200 mm0.700 mm。答案：1.3750.7002考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数(1)某实验中需要测量一根金属丝的直径(约0.5 mm)，为了得到尽可能精确的测量数据，应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺(游标尺上有10个等分刻度)中，选择_进行测量。(2)用游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)测定某工件的宽度时，示数如图所示，此工件的宽度为_mm。解析：(1)金属丝的直径约0.5 mm，而游标卡尺精确度才0.1 mm，螺旋测微器精确度可达0.01 mm，故应选择螺旋测微器进行测量。(2)由于50分度的游标卡尺精确度为0.02 mm，主尺上读数为23 mm，游标尺上第11格与主尺刻度对齐，故游标尺的读数为0.22 mm，所以工件宽度为23.22 mm。答案：(1)螺旋测微器(2)23.22考点二“力和运动”类实验3.考查研究匀变速直线运动某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中，必需的措施是_。A细线必须与长木板平行B先接通电源再释放小车C小车的质量远大于钩码的质量D平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s13.59 cm，s24.41 cm，s35.19 cm，s45.97 cm，s56.78 cm，s67.64 cm。则小车的加速度a_ m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB_ m/s。(结果均保留两位有效数字)解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码的质量，选项C错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无须平衡摩擦力，选项D错误。故必需的措施是A、B选项。(2)由s4s13a1T2、s5s23a2T2、s6s33a3T2知加速度a0.80 m/s2打B点时小车的速度vB0.40 m/s。答案：(1)AB(2)0.800.404考查验证力的平行四边形定则(2018天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有_。A橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是_。解析：(1)两细绳套拉力的合力不一定沿两细绳套夹角的角平分线，故A错误。同一次实验，用一个细绳套拉橡皮条和用两个细绳套拉橡皮条结点O的位置应相同，不同次实验结点O的位置可以不同，故B正确。为减小弹簧测力计摩擦和误差，施力方向应沿测力计轴线，读数时视线正对测力计刻度，故C正确。合力可以比分力大，也可以比分力小，故D错误。(2)为了提高实验精度，测力计读数应适当大一些，标度应适当小一些，两分力夹角适当大一些，标注细线方向的两点离结点应适当远一些。故选B。答案：(1)BC(2)B5.考查探究加速度与力、物体质量的关系某同学利用如图甲所示装置探究“加速度与力、物体质量的关系”，图中装有砝码的小车放在长木板上，左端拴有一不可伸长的细绳，跨过固定在木板边缘的滑轮与一砝码盘相连。在砝码盘的牵引下，小车在长木板上做匀加速直线运动，图乙是该同学做实验时打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，该同学测得相邻点之间的距离分别是s1、s2、s3、s4、s5、s6，打点计时器所接交流电的周期为T。小车及车中砝码的总质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，当地重力加速度为g。(1)根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为a_。(2)该同学先探究合外力不变的情况下，加速度与质量的关系，以下说法正确的是_。A平衡摩擦力时，要把装有砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上，把木板不带滑轮的一端缓慢抬起，反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止B由于小车受到的摩擦力与自身重力有关，所以每次改变小车质量时，都要重新平衡摩擦力C用天平测出M和m后，小车运动的加速度可以直接用公式a求出D在改变小车质量M时，会发现M的值越大，实验的误差就越小(3)该同学接下来探究在质量不变的情况下，加速度与合外力的关系。他平衡摩擦力后，每次都将小车中的砝码取出一个放在砝码盘中，用天平测得砝码盘及盘中砝码的总质量m，并通过打点计时器打出的纸带求出加速度。得到多组数据后，绘出如图丙所示的aF图像，发现图像是一条过坐标原点的倾斜直线。图像中直线的斜率表示_(用本实验中可测量的量表示)。(4)该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为_。A理想化模型法B控制变量法C极限法D比值法解析：(1)为了减小偶然误差，采用逐差法处理数据，有：s6s33a1T2，s5s23a2T2，s4s13a3T2，为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值得：a(a1a2a3)解得：a。(2)在该实验中，我们认为细绳的拉力就等于小车所受的合外力，故在平衡摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘，故A错误。由于平衡摩擦力之后有Mgsin Mgcos ，故tan 。所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，故B错误。小车运动的加速度应通过纸带求出，不能通过a求出，故C错误。本实验中，只有满足砝码盘和盘中砝码的总质量m远小于小车及车中砝码的总质量M时，才能近似认为细绳拉力等于砝码盘和砝码的重力，所以在改变小车质量M时，会发现M的值越大，实验的误差就越小，故D正确。(3)对砝码盘和砝码：mgFma对小车：FMa联立得：mg(Mm)a认为合力Fmg所以F(Mm)a即aF，aF图像是过坐标原点的倾斜直线，直线的斜率表示。(4)该实验采用控制变量法，先控制砝码盘和砝码的总重力不变，研究加速度与质量的关系，再控制小车和砝码盘及砝码的质量Mm不变，研究加速度与力的关系，故选B。答案：(1)(2)D(3)(4)B考点三“能量和动量”类实验6.探究功与速度变化的关系做“探究功与速度变化的关系”实验时，有如图所示的甲、乙两套实验装置。请回答下列问题：(1)两套实验装置都必须满足的操作是_。A都需要平衡摩擦力B甲图中橡皮筋的规格可以不同，乙图中小车的质量要远大于钩码的质量C在接通电源的同时释放了小车D所用的打点计时器都必须使用交流电源E除图中已给出的实验器材和电源外，都还需要刻度尺和天平(2)用甲图实验装置打的纸带如图丙所示，其中AG段小车做加速运动，GK段小车做匀速运动，那么应该用_(填“AG”或“GK”)段来计算小车的速度。(3)用乙图实验装置打出的纸带如图丁所示。某同学想利用BE段验证动能定理，测出纸带上AC间的距离s1，DF间的距离s2，BE间的距离s3。该同学用天平分别测出小车的质量为M，钩码的总质量为m。已知打点计时器的打点频率为f，从打B点到打E点的过程中，合力对小车做的功是_，小车动能的增量是_。(用题中的物理量符号表示)解析：(1)要确定合外力做功，所以两个实验都需要平衡摩擦力，故A正确；甲图中橡皮筋的规格要相同，才能保证每条橡皮筋的拉力做功都相等；乙图中小车的质量要远大于钩码的质量，钩码的重力近似等于小车受到的拉力，B错误；要先接通电源后释放小车，故C错误；打点计时器用的是交流电，所以一定要接到交流电源上，故D正确；甲、乙两套装置都需要刻度尺，但甲装置不需要天平，故E错误。(2)小车脱离橡皮筋后做匀速运动，此时拉力做功全部转化为小车的动能，所以应该选用GK段来测小车的速度。(3)小车受到的合力即为钩码的重力，所以合外力做的功为mgs3 ，根据中点时刻的速度等于平均速度，所以B点的速度为：vB，vE，则小车动能的增加量为EkMvE2MvB2。答案：(1)AD(2)GK(3)mgs37考查验证机械能守恒定律用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示。已知m150 g，m2150 g，则(计算结果保留两位有效数字，实验用交流电周期为0.02 s)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5_m/s；(2)在打下计数点05的过程中系统动能的增加量Ek_J，为了简化计算，g取10 m/s2，则系统重力势能的减少量Ep_J；(3)在本实验中，若某同学作出了v2h图像，如图丙所示，h为从起点量起的长度，则据此得到当地的重力加速度g_m/s2。解析：(1)利用匀变速直线运动的推论有：v5 m/s2.4 m/s。(2)系统动能的增加量为：EkEk50(m1m2)v52(0.050.15)2.42 J 0.58 J，系统重力势能减小量为：Ep(m2m1)gh0.110(0.3840.216)J0.60 J，在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒。(3)由机械能守恒定律得EkEk50(m1m2)v2Ep(m2m1)gh，由于(m1m2)2(m2m1)，所以得到：v2h，所以v2h图像的斜率k，解得g9.7 m/s2。答案：(1)2.4(2)0.580.60(3)9.78考查验证动量守恒定律如图甲所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验：(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d如图乙所示，则d_ mm。(2)质量为m2的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门的右侧，质量为m1的滑块1从光电门的右侧向左运动，穿过光电门与滑块2发生碰撞，随后两个滑块分离并依次穿过光电门，滑块2与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块1穿过光电门后用手将它停住，两个滑块上固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块1通过光电门的时间t、滑块2和滑块1依次通过光电门的时间t2和t1。本实验中两个滑块的质量大小关系应为_。若等式_成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒(用题中的所给的字母表示)。解析：(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d1.3 cm0.05 mm1613.80 mm。(2)滑块1穿过光电门1的速度：v；滑块1穿过光电门2的速度：v1；滑块2穿过光电门2的速度：v2；若动量守恒，则m1m1m2，即；为防止碰后m1反弹，则两滑块的质量关系是m1m2。答案：(1)13.80(2)m1m2