通用版2019版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題檢測十三“追根溯源”智取創(chuàng)新實驗--學(xué)會遷移含解析.doc

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“追根溯源”智取創(chuàng)新實驗——學(xué)會遷移 1．將一長為L、質(zhì)量為m的均勻桿繞一端無摩擦地轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動角速度為ω時，桿具有一定的動能Ek，關(guān)于動能Ek的大小同學(xué)們有如下猜想。 甲同學(xué)：把桿當(dāng)成位于其重心處的質(zhì)量為m的質(zhì)點，可能是Ek＝m2＝mω2L2 乙同學(xué)：根據(jù)動能的平均值計算，可能是Ek＝m＝mω2L2 丙同學(xué)：可能是Ek＝mω2L2 為了驗證猜想，設(shè)計了如圖甲所示的實驗。質(zhì)量為m的均勻長直桿一端固定在光滑轉(zhuǎn)軸O處，桿由水平位置靜止釋放，用光電門測出另一端A經(jīng)過某位置時的瞬時速度vA，并記下該位置與轉(zhuǎn)軸O的高度h。 (1)用游標(biāo)卡尺測得桿的直徑d如圖乙所示，則d＝________，A端通過光電門的時間為t，則A端通過光電門的瞬時速度vA的表達(dá)式為________。 (2)調(diào)節(jié)h的大小并記錄對應(yīng)的速度vA，建立vA2h坐標(biāo)系，并將實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描出，如圖丙所示，試在圖丙中繪出vA2和h的關(guān)系曲線，可得vA和h的關(guān)系式為________________________。 (3)當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取10 m/s2，結(jié)合圖像分析，可得________(選填“甲”“乙”或“丙”)同學(xué)的猜想是正確的。 解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺刻度讀數(shù)為10 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.054 mm＝0.20 mm，所以最終讀數(shù)為10 mm＋0.20 mm＝10.20 mm＝1.020 cm；根據(jù)速度定義式可得vA＝。 (2)連線如圖，從圖中可以看出，vA2與h是線性關(guān)系，vA2＝30h m2/s2。 (3)根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得Ek＝mgh，再根據(jù)圖像可得vA2＝30h m2/s2，聯(lián)立解得 Ek＝mvA2＝mω2L2，即丙同學(xué)的猜想是正確的。 答案：(1)1.020 cm　vA＝　(2)見解析圖　vA2＝30h m2/s2　(3)丙 2．某實驗小組用如圖1所示的裝置探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系。用鐵架臺將兩塊固定有定滑輪的木板架起，木板的右端固定了兩個打點計時器，將兩個質(zhì)量相等的小車A、B放置在木板右端，用細(xì)線繞過滑輪組后與兩小車相連。兩條紙帶穿過打點計時器后分別與小車連接在一起。將兩個打點計時器接在同一個電源上，確保可將它們同時打開或關(guān)閉。實驗時，甲同學(xué)將兩小車按住，乙同學(xué)先在動滑輪下方掛上一個鉤碼，再接通電源使打點計時器開始工作。打點穩(wěn)定后，甲將兩輛小車同時釋放。在小車撞到定滑輪前，乙斷開電源，兩打點計時器同時停止工作，取下兩條紙帶，通過分析處理紙帶記錄的信息，可以求出兩小車的加速度，進(jìn)而完成實驗。請回答以下問題： (1)如圖2為小車A后面的紙帶，紙帶上的0、1、2、3、4、5、6為每隔4個計時點選取的計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的距離如圖中標(biāo)注，單位為cm。打點計時器所接電源的頻率為50 Hz，則小車A的加速度a1＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。同樣測出小車B的加速度a2，若a1∶a2近似等于________，就可說明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比。 (2)丙同學(xué)提出，不需測出兩小車加速度的數(shù)值。只測量出兩條紙帶上從第一個打印點到最后一個打印點間的距離x1、x2，也能完成實驗探究，若x1∶x2近似等于________，也可說明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比，理由是________________________ ________________________________________________________________________。 (3)下列操作中，對減小實驗誤差有益的是________。 A．換用質(zhì)量大一些的鉤碼 B．換用質(zhì)量大一些的小車 C．調(diào)整定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與木板平行 D．平衡小車運(yùn)動過程中受到的摩擦力時，將細(xì)線與小車連接起來 解析：(1)由題圖2可知，小車A的加速度a1＝，式中T＝0.1 s，代入數(shù)據(jù)可得：a1≈0.48 m/s2，由題圖1可知，小車B受的拉力等于小車A所受拉力的2倍，測出小車B的加速度a2，如果a1∶a2＝1∶2，就可以說明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比。 (2)小車從靜止開始運(yùn)動，紙帶上最初和最末兩個點對應(yīng)小車的運(yùn)動時間相等，由x＝ at2可知，x與a成正比，即位移之比等于加速度之比。因此只需比較x1與x2的比值近似等于1∶2，就能驗證質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比。 (3)換用質(zhì)量更大一些的鉤碼，可減小實驗的相對阻力，使得測量更準(zhǔn)確，故A正確；換用質(zhì)量大一些的小車，會增大阻力，加大誤差，故B錯誤；調(diào)整定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與木板平行，可減小實驗的誤差，故C正確；平衡小車運(yùn)動時受到的摩擦力時，只讓小車拖著紙帶運(yùn)動，而不應(yīng)連接細(xì)線，故D錯誤。 答案：(1)0.48　1∶2　(2)1∶2　由x＝at2可知，當(dāng)時間t相等時，位移與加速度成 正比　(3)AC 3．現(xiàn)要用圖甲完成“驗證力的平行四邊形定則”實驗：把白紙固定在豎直放置的木板上，白紙上畫有一些同心圓，相鄰兩圓之間的距離為r，圓心O距第一個圓的距離為r，A、B為光滑的滑輪，可沿虛線圓環(huán)滑動，也可固定。CO為豎直方向的一基準(zhǔn)線。 (1)完成下列主要實驗步驟所缺的內(nèi)容： ①用一細(xì)繩系住橡皮筋的一端，細(xì)繩的另一端固定在C點，橡皮筋的另一端連接兩條細(xì)繩，跨過A、B滑輪后各拴一細(xì)繩套，分別掛上3個鉤碼和4個鉤碼(每個鉤碼重1 N)，如圖乙所示，適當(dāng)調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細(xì)繩之間的結(jié)點穩(wěn)定于O點處，記下____________和兩條細(xì)繩的方向，取下鉤碼； ②再用一彈簧測力計沿豎直方向把兩細(xì)繩與橡皮筋的結(jié)點也拉至O處，如圖丙所示，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′＝________N。 (2)若相鄰兩圓環(huán)之間的距離表示1 N，該同學(xué)已經(jīng)在圖丁中作出兩條細(xì)繩的拉力F1和F2。請按力的圖示畫法在圖中作出F1和F2的合力F及拉力F′的圖示。 (3)對比F和F′的大小和方向，發(fā)現(xiàn)它們不是完全一致的，其可能的原因是________________________。(填一個原因) (4)在步驟①中“適當(dāng)調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細(xì)繩之間的結(jié)點穩(wěn)定于O點處”的目的是__________________________________。 解析：(1)①本實驗中用鉤碼所受的重力替代拉力，故在實驗完成后要記錄下兩條細(xì)繩上鉤碼的個數(shù)，即相當(dāng)于記錄下了每根細(xì)繩所受到的拉力大小。②彈簧測力計的讀數(shù) F′＝5.0 N。 (2)所作的圖示如圖所示。 (3)測量存在誤差、作圖不準(zhǔn)、彈簧測力計自身重力的影響、滑輪與細(xì)繩之間的摩擦力等。 (4)由于CO是在豎直方向，適當(dāng)調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細(xì)繩之間的結(jié)點穩(wěn)定于O點處，目的是為了使F1和F2的合力沿豎直方向。 答案：(1)①兩條細(xì)繩上鉤碼的個數(shù)　②5.0　(2)見解析圖　(3)見解析　(4)使F1和F2的合力沿豎直方向 4．(2019屆高三邯鄲模擬)如圖甲所示，上表面光滑的楔形木塊A固定在水平放置的壓力傳感器上。某同學(xué)將質(zhì)量不同的小鋼球從斜面頂端由靜止釋放(每次只有一個小鋼球)，記錄小鋼球在斜面上運(yùn)動時壓力傳感器的示數(shù)，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出壓力傳感器示數(shù)與小鋼球質(zhì)量的關(guān)系圖像，即Fm圖像，如圖乙所示。重力加速度大小取9.8 m/s2，完成下列 填空： (1)不同質(zhì)量的小鋼球在斜面上運(yùn)動的時間________(填“相同”或“不相同”)。 (2)由圖像可得，木塊A的質(zhì)量M＝________kg(保留兩位有效數(shù)字)。 (3)若斜面傾角為θ，由圖像可得，cos2θ＝________(保留兩位有效數(shù)字)。 解析：(1)根據(jù)牛頓第二定律得小鋼球下滑的加速度為：a＝＝gsin θ，則不同質(zhì)量的小鋼球在斜面上的運(yùn)動情況完全相同，所以運(yùn)動的時間也相同。 (2)當(dāng)m＝0時，傳感器的示數(shù)即為木塊A所受的重力，則有：Mg＝1.97 N，解得： M＝ kg≈0.20 kg。 (3)對小鋼球受力分析，根據(jù)平衡條件可知，A對小鋼球的支持力FN＝mgcos θ，根據(jù)牛頓第三定律可知，小鋼球?qū)的壓力為mgcos θ，對A受力分析可知，傳感器對A的支持力F＝Mg＋mgcos θcos θ，則傳感器的示數(shù)為F＝Mg＋mgcos2θ，則Fm圖像的斜率k＝gcos2θ，則有：gcos2θ＝＝3.3，解得：cos2θ≈0.34。 答案：(1)相同　(2)0.20　(3)0.34(0.32～0.36均可) 5.(2018青島模擬)如圖所示為驗證動量守恒定律的實驗裝置，實驗中選取兩個半徑相同、質(zhì)量不等的小球，按下面步驟進(jìn)行實驗： ①用天平測出兩個小球的質(zhì)量分別為m1和m2； ②安裝實驗裝置，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，再將一斜面BC連接在斜槽末端； ③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，標(biāo)記小球在斜面上的落點位置P； ④將小球m2放在斜槽末端B處，仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，兩球發(fā)生碰撞，分別標(biāo)記小球m1、m2在斜面上的落點位置； ⑤用毫米刻度尺測出各落點位置到斜槽末端B的距離，圖中M、P、N點是實驗過程中記下的小球在斜面的三個落點位置，從M、P、N到B點的距離分別為sM、sP、sN。 依據(jù)上述實驗步驟，請回答下列問題： (1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿足m1________(填“>”“＝”或“<”)m2。 (2)小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1的落點是圖中________點，m2的落點是圖中________點。 (3)用實驗中測得的數(shù)據(jù)來表示，只要滿足關(guān)系式________________，就能說明兩球碰撞前后動量是守恒的。 (4)若要判斷兩小球的碰撞是否為彈性碰撞，用實驗中測得的數(shù)據(jù)來表示，只需比較________與____________是否相等即可。 解析：(1)必須滿足m1>m2，否則m1有可能被反彈回去，此時M、N不可能分別位于P兩側(cè)。 (2)由碰撞規(guī)律知，碰后v1′　(2)M　N　(3)m1＝m1＋m2　 (4)m1sP　m1sM＋m2sN 6．利用氣墊導(dǎo)軌研究滑塊運(yùn)動規(guī)律，求滑塊運(yùn)動的加速度，實驗裝置如圖甲所示。主要的實驗步驟如下： (1)滑塊放置在氣墊導(dǎo)軌0刻度處，在拉力作用下由靜止開始加速運(yùn)動，測量滑塊從光電門1到光電門2經(jīng)歷的時間t，測量兩光電門之間的距離s。 (2)只移動光電門1，改變s，多次實驗，數(shù)據(jù)記錄如表所示。 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 6 s/m 1.200 1.000 0.800 0.600 0.400 t/s 1.03 0.72 0.54 0.41 0.29 0.18 /(ms－1) 1.67 1.85 1.95 2.07 2.22 (3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算、描點、作出t圖像，如圖乙所示。 根據(jù)數(shù)據(jù)分析，回答下列問題： 導(dǎo)軌標(biāo)尺的最小分度為________cm，讀出第1次實驗兩光電門之間的距離s1(如圖甲所示)，可得＝________m/s。假設(shè)t圖線斜率的絕對值為k，則滑塊運(yùn)動的加速度大小為________；根據(jù)作出的圖像，求出本次測量的加速度大小為________m/s2。 解析：根據(jù)表格中記錄的數(shù)據(jù)，可知導(dǎo)軌標(biāo)尺的最小分度為1 cm。由題圖甲可知s1＝140.0 cm，t1＝1.03 s，≈1.36 m/s。設(shè)滑塊通過光電門2時速度為v0，通過光電門1時速度為v，滑塊做勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律，s＝(v＋v0)t，v＋at＝v0，聯(lián)立解得：＝v0－at，對比t圖像，斜率的絕對值為k＝a，則滑塊運(yùn)動的加速度大小為 a＝2k；根據(jù)作出的圖像可得k＝ m/s2≈1.08 m/s2，本次測量的加速度大小為2 1.08 m/s2＝2.16 m/s2。 答案：1　1.36　2k　2.16 7．(2018綿陽南山中學(xué)檢測)在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，小明同學(xué)利用傳感器設(shè)計實驗如圖甲所示，將質(zhì)量為m、直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放，小球正下方固定一臺紅外線計時器，能自動記錄小球擋住紅外線的時間t，改變小球下落高度h，進(jìn)行多次重復(fù)實驗。 (1)用螺旋測微器測小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑d＝________。 (2)為直觀判斷小球下落過程中機(jī)械能是否守恒，應(yīng)作________圖像。 A．ht　　　　　　　　　 B．h C．ht2 D．h (3)經(jīng)正確的實驗操作，小明發(fā)現(xiàn)小球動能增加量總是稍小于重力勢能減少量，增加釋放高度h后，兩者的差值會________(填“增大”“減小”或“不變”)。 解析：(1)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為17.5 mm，可動刻度讀數(shù)為30.50.01 mm＝0.305 mm，所以最終讀數(shù)為17.5 mm＋0.305 mm＝17.805 mm。 (2)已知小球擋住紅外線的時間和小球的直徑，則可以由平均速度表示小球擋住紅外線時的速度v＝，減小的重力勢能等于增加的動能時，可以認(rèn)為機(jī)械能守恒，則有：mgh＝ mv2，即mgh＝m2，h＝，為直觀判斷小球下落過程中機(jī)械能是否守恒，應(yīng)作h圖像，故D正確。 (3)小球動能增加量總是稍小于重力勢能減少量，是因為小球下落過程中受到空氣阻力的影響，增加釋放高度h后，空氣阻力的影響增大，故兩者的差值會增大。 答案：(1)17.805 mm(17.804～17.806 mm均可)　 (2)D　(3)增大