最新高考物理总复习 力学实验与创新专题强化训练 Word版含答案.docx

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最新高考物理总复习力学实验与创新专题强化训练Word版含答案

专题强化训练（十四）　力学实验与创新

1．（2017·成都外国语学校月考）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离补全填入下列表格中．

（1）

距离

d1

d2

d3

测量值/cm

1.20

（2）小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2＝________m/s，小车的加速度是a＝________m/s2．

解析：

d2＝5.40cm；d3＝12.00cm；v2＝

＝

＝

m/s＝0.21m/s

Δx＝x35－x13＝6.60cm－4.20cm＝2.40cm；

T′＝0.2s，故

a＝

＝

m/s2＝0.60m/s2

答案：

（1）5.40、12.00（12.01及12.02均可）

（2）0.21、0.60（0.605及0.61均可）

2．（2017·哈尔滨第六中学高三模拟）

（1）用游标卡尺测出某圆柱体的直径为8.05cm，则使用的是________分度的游标卡尺（选填“10”、“20”或“50”）．

（2）关于图示力学实验装置，下列说法中正确的是________．

A．用此装置“研究匀变速直线运动”时不需要平衡摩擦力

B．用此装置“探究小车的加速度与外力的关系”时，若用钩码的重力代替细线对小车的拉力，应保证钩码质量远小于小车质量

C．用此装置“探究功与速度变化的关系”时，将长木板远离滑轮一端适当垫高，且小车未拴细线，轻推小车后，通过纸带分析若小车做匀速运动，即实现平衡摩擦力

解析：

（1）用游标卡尺测出某圆柱体的直径为8.05cm，小数部分的读数为0.5mm，则使用的是10分度的游标卡尺；

（2）用此装置“研究匀变速直线运动”时不需要平衡摩擦力，选项A正确；用此装置“探究小车的加速度与外力的关系”时，若用钩码的重力代替细线对小车的拉力，应保证钩码质量远小于小车质量，选项B正确；用此装置“探究功与速度变化的关系”时，将长木板远离滑轮一端适当垫高，且小车未拴细线，轻推小车后，通过纸带分析若小车做匀速运动，即实现平衡摩擦力，选项C正确；故选ABC．

答案：

（1）10　

（2）ABC

3．（2017·山西高三考前测试）某同学为了探究求合力的方法，先用一个弹簧秤通过细线悬吊一个钩码，当钩码静止时，弹簧秤的示数为2.00N；再用两个弹簧秤a和b通过两根细线互成角度将该钩码悬吊，其中a所拉细线方向水平（如图1），当钩码静止时，b的示数如图2所示．

（1）b的示数为________N，a的拉力为________N．

（2）保持a及其拉的细绳方向不变，将b及其拉的细绳方向沿逆时针在图示平面缓慢转至竖直方向的过程中，b的示数________（选填“变大”“变小”或“不变”）．

解析：

（1）由图2可知弹簧秤的最小刻度为0.1N，估读到下一位0.01N，则b的拉力为2.50N；对O点分析受三个力而平衡，根据勾股定理可求得Fa＝

≈1.50N．

（2）以结点O为研究对象，分析受力情况：

重力G、Fb和Fa，作出受力图，并作出BO绳在不同位置的力的合成图．

由图可以看出，在测力计b自图所示沿逆时针方向缓慢转至竖直位置的过程中，BO的拉力一直减小，当两根绳相垂直时，BO的拉力最小，故b的示数变小．

答案：

（1）2.50　1.50（1.48～1.52）　

（2）变小

4．（2017·合肥市第一中学高三月考）某小组测量木块与木板间动摩擦因数，实验装置如图甲所示．

（1）测量木块在水平木板上运动的加速度a，实验中打出的一条纸带如图乙所示，从某个清晰的点O开始，每5个打点取一个计数点，依次标出1、2、3……，量出1、2、3……点到O点的距离分别为s1、s2、s3……，从O点开始计时，1、2、3……点对应时刻分别为t1、t2、t3……，求得

＝

，

＝

，

＝

，……，作出

－t图象如图丙所示，图线的斜率为k，截距为b，则木块的加速度a＝________；b的物理意义是___________．

（2）实验测得木块的加速度为a，还测得钩码和木块的质量分别为m和M，已知当地重力加速度为g，则动摩擦因数μ＝______________．

（3）关于上述实验，下列说法错误的是______________．

A．木板必须保持水平

B．调整滑轮高度，使细线与木板平行

C．钩码的质量应远小于木块的质量

D．纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素

解析：

（1）图线纵轴截距是0时刻对应的速度，即表示O点的瞬时速度．各段的平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度，以平均速度

为纵坐标，相应的运动时间t的一半为横坐标，即

－

的图象的斜率表示加速度a，则

t图象的斜率的2倍表示加速度，即a＝2k．

（2）对木块、钩码盘和钩码组成的系统，由牛顿第二定律得：

mg－μMg＝（M＋m）a，解得：

μ＝mg－

；

（3）木板必须保持水平，则压力大小等于重力大小，故A正确；调整滑轮高度，使细线与木板平行，拉力与滑动摩擦力共线，故B正确；钩码的质量不需要远小于木块的质量，因选取整体作为研究对象的，故C错误；纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素，故D正确；

答案：

（1）2k　O点的平均速度　

（2）mg－

　（3）C

5．（2017·厦门市高中质检）探究“做功和物体速度变化的关系”实验装置如图甲所示，图中是小车在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形．小车实验中获得的速度v，由打点计时器所打点的纸带测出，橡皮筋对小车做的功记为W；实验时，将木板左端调整到适当高度，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．请回答下列问题：

当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……多次实验．请回答下列问题：

图甲

图乙

（1）除了图甲中已给出器材外，需要的器材还有：

交流电源、________________；

（2）如图乙中，是小车在某次运动过程中打点计时器在纸带上打出的一系列的点，打点的时间间隔为0.02s，则小车离开橡皮筋后的速度为_________m/s（保留两位有效数字）．

（3）将几次实验中橡皮筋对小车所做的功W和小车离开橡皮筋后的速度v，进行数据处理，以W为纵坐标，v或v2为横坐标作图，其中可能符合实际情况的是__________．

解析：

（1）需要的器材除了交流电源外，还有刻度尺；

（2）小车离开橡皮筋后的速度为v＝

m/s＝0.36m/s

（3）因W＝

mv2，故以W为纵坐标，v或v2为横坐标作图，其中可能符合实际情况的是AD．

答案：

（1）毫米刻度尺　

（2）0.36　（3）AD

6．（2017·遂宁市高三三诊）某课外活动小组通过如图甲所示的实验装置测量动摩擦因数．将一木板用垫块垫高形成斜面，在木板底端B处固定一个光电门以测量滑块通过该处时的速度，实验时滑块由距地面h高的A处静止释放，测出滑块滑到B点的速度v.改变垫块的数量，从而改变木板的倾斜程度，但始终保持释放点A到B点的水平距离（即B、C间的距离）L＝0.8m不变．重复实验，最后做出如图乙所示的hv2图象．

（1）木板倾斜程度更大时，为了保证L不变，滑块下滑到底端B点的位移将________．（填“变大”、“变小”或“不变”）

（2）滑块与木板间的动摩擦因数μ＝__________；

（3）若所用木板更粗糙些，重复上述实验步骤，得到的图象的斜率将________．（填“变大”、“变小”或“不变”）

解析：

（1）根据几何关系得出滑块下滑到底端B点的位移x＝

，木板倾斜程度更大时，为了保证（即B、C间的距离）L＝0.8m不变，滑块下滑到底端B点的位移将变大．

（2）根据hv2图象得v＝0时h＝0.2，即此时滑块处于平衡状态，根据牛顿第二定律得μmgcosθ＝mgsinθ解得μ＝tanθ＝

＝0.25．

（3）若所用木板更粗糙一些，重复上述实验步骤，根据动能定理得mgh－μmgcosθ×

＝

mv2，解得h＝

＋μL，所以若所用木板更粗糙一些，重复上述实验步骤，得到的图象的斜率将不变．

答案：

（1）变大　

（2）0.25　（3）不变

7．（2017·哈尔滨二模）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，A、B同学设计了如图甲所示的实验装置．其中小车的质量为M，沙和沙桶的质量为m，与小车相连的滑轮的质量为m0.力传感器可测出轻绳中的拉力大小，重力加速度为g.实验时先平衡摩擦力．

（1）A同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2（结果保留三位有效数字）．

（2）A同学以力传感器的示数F为纵坐标，加速度a为横坐标，画出的Fa图象如图丙所示，求得图线的斜率为k，则小车的质量M＝________（用所给物理量的符号表示）．

（3）B同学也以力传感器的示数F为纵坐标，加速度a为横坐标，画出的Fa图象如图丁所示，图线不过原点的原因可能是________________．（答一条即可）

解析：

（1）相邻两计数点间还有四个点没有画出，计数点间的时间间隔：

t＝0.02×5s＝0.1s，由匀变速直线运动的推论Δx＝at2可知，加速度为：

a＝

＝

m/s2≈1.80m/s2；

（2）小车所受合力是测力计示数的2倍，即：

2F，由牛顿第二定律可知：

2F＝（M＋m0）a，则：

F＝

a，Fa图象的斜率：

k＝

，小车质量：

M＝2k－m0；

（3）由图丁知，F＝0时，a≠0，说明平衡摩擦力过度了．

答案：

（1）1.80　

（2）2k－m0　（3）平衡摩擦力过度

8．（2017·安徽“江南十校”联考）在验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率f＝50Hz，某次实验选择一条较理想纸带，某同学用毫米刻度尺测量起始点O依次到A、B、C、D、E、F各点的距离分别记作x1，x2，x3，x4，x5，x6，并记录在下表中.

符号

x1

x2

x3

x4

x5

x6

数值（×10－2m）

0.19

0.76

1.71

3.06

4.78

6.87

（1）在实验过程中需要用工具进行直接测量的是__________．

A．重锤的质量B．重力加速度

C．重锤下降的高度D．重锤的瞬时速度

（2）该同学用重锤在OE段的运动来验证机械能守恒定律．已知重锤的质量为1kg，当地的重力加速度g＝9.80m/s2.则此过程中重锤重力势能的减少量为______J，而动能的增加量为______J．（结果均保留3位有效数字）

（3）另一位同学根据这一条纸带来计算重锤下落过程中的加速度a，为了充分利用记录数据，尽可能减小实验操作和测量过程中的误差，他的计算式应为a＝________，代入数据，求得a＝________m/s2（结果保留3位有效数字）．因此，______（填“能”或“不能”）用v＝gt求重锤在E点处的速度．

解析：

（1）在实验过程中需要用工具进行直接测量的是重锤下降的高度h，因为要计算重力势能的减少量，故选项C正确．

（2）重锤从开始下落到E点时，减小的重力势能ΔEp＝mgx5＝1×9.8×4.78×10－2J＝0.468J，E点的瞬时速度vE＝

＝

m/s＝0.9525m/s，从重锤下落到达E点时增加的动能ΔEk＝

mv

＝0.454J．

（3）利用逐差法，s1＝x1，s2＝x2－x1，s3＝x3－x2，s4＝x4－x3，s5＝x5－x4，s6＝x6－x5，则：

a＝

＝

，代入数据，求得a＝9.58m/s2，由于a＝9.58m/s2

答案：

（1）C　

（2）0.468　0.454　（3）

　9.58　不能

专题强化训练（十五）　电学实验与创新

1．（2017·第一次全国大联考卷Ⅰ）某同学试着把电流表改装成能够测量导体电阻的欧姆表．在实验室他找了一节干电池（电动势E＝1.5V、内阻r＝2.5Ω），待改装的电流表满偏电流Ig＝5mA、内阻Rg＝17.5Ω.该同学设计了如图所示的电路图，A、B为接线柱，R为滑动变阻器．

（1）使用改装好的欧姆表测量导体电阻前应该进行“欧姆调零”，此时应调节滑动变阻器R的阻值为________Ω．

（2）欧姆调零后，发现在A、B间接入阻值不同的电阻时，电流表读数不同．若在电流表刻度线上直接标注相应电阻，则可直接读出A、B间接入的电阻，电流表就改装成了一块能够测量导体电阻的欧姆表．电流表“3.0mA”刻度线标为________Ω；为了操作方便，在A、B处用红、黑表笔接出，其中红表笔应接在________（填“A”或“B”）处．

解析：

（1）欧姆调零时，应该将A、B短接，调节滑动变阻器R，使欧姆表指针指到0Ω，即电流表达到满偏电流Ig，由闭合电路欧姆定律得R＝

－r－Rg＝

Ω－2.5Ω－17.5Ω＝280Ω．

（2）保持R阻值不变，在A、B间接入电阻Rx时，通过电流表的电流为I1＝3.0mA，由闭合电路欧姆定律有Rx＝

－

＝

Ω－

Ω＝200Ω；为了操作方便，在A、B处用红、黑表笔接出，根据电流从红表笔进、从黑表笔出的原则，红表笔应接在A处．

答案：

（1）280　

（2）200　A

2．（2017·常德市高三模拟）某实验小组设计了如图甲所示的电路，其中RT为热敏电阻，电压表量程为6V，内阻RV约10kΩ，电流表量程为0.5A，内阻RA＝4.0Ω，R为电阻箱．

（1）该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验．闭合开关，调节电阻箱，记录不同情况下电压表示数U1、电流表的示数I和电阻箱的阻值R，在IU坐标系中，将各组U1、I的数值标记在相应位置，描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线如图乙中的曲线所示．为了完成该实验，应将导线c端接在________（选填“a”或“b”）点；

（2）利用

（1）中记录的数据，通过分析计算可得外电路的电压U2，U2的计算式为________；（用U1、I、R和RA表示）

（3）实验小组利用

（2）中的公式，计算出各组的U2，将U2和I的数据也描绘在IU坐标系中，如图乙中的直线所示，根据图象分析可知，电源的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω；

（4）实验中，当电阻箱的阻值调到3.0Ω时，热敏电阻消耗的电功率P＝________W．（保留两位有效数字）

解析：

（1）采用伏安法测电阻，由图象可知热敏电阻的阻值远小于电压表电阻，所以采用电流表外接法，故导线c应接在a点．

（2）根据电路串并联规律可知外电压为：

U2＝U1＋I（R＋RA）

（3）电源两端的电压利用欧姆定律可知，利用电源的外特性曲线可知电动势和内电阻．把电流表、电阻箱、电源作为等效电源，等效电源的电动势为6.0，内电阻为：

r＝

Ω＝3.0Ω．

（4）等效电源内阻为：

r0＝3.0＋4.0＋3.0＝10Ω；在IU图象中作等效电源的伏安特性曲线，如图所示；与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标（4.0,0.2）．所以热敏电阻的电功率为：

P＝UI＝4.0×0.2＝0.8W

答案：

（1）a　

（2）U2＝U1＋I（R＋RA）　（3）6.0　3.0　（4）0.80（0.77～0.83均给分）

3．（2017·楚雄市高三统测）用如图甲所示的电路测定一种特殊电池的电动势和内阻，它的电动势E约为8V，内阻r约为30Ω，已知该电池允许输出的最大电流为40mA．为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个定值电阻充当保护电阻，除待测电池外，可供使用的实验器材还有：

甲

A．电流表A（量程为0.05A、内阻约为0.2Ω）

B．电压表V（量程为6V、内阻为20kΩ）

C．定值电阻R1（阻值为100Ω、额定功率为1W）

D．定值电阻R2（阻值为200Ω、额定功率为1W）

E．滑动变阻器R3（阻值范围为0～10Ω、额定电流为2A）

F．滑动变阻器R4（阻值范围为0～750Ω、额定电流为1A）

G．导线和单刀单掷开关若干

（1）为了电路安全及便于操作，定值电阻应该选________；滑动变阻器应该选________．（填写器材名称）

（2）接入符合要求的用电器后，闭合开关S，调节滑动变阻器的阻值，读取电压表和电流表的示数．取得多组数据，作出了如图乙所示的图线．根据图线得出该电池的电动势E为________V，内阻r为________Ω.（结果保留两位有效数字）

乙

解析：

（1）为保护电源安全，电路最小电阻R最小＝

Ω＝200Ω，保护电阻阻值至少为200Ω－30Ω＝170Ω>100Ω，则保护电阻应选定值电阻R2；电源等效电阻（电源内阻与保护电阻之和）为200Ω，为进行多次实验，测出多组实验数据，滑动变阻器应选滑动变阻器R4．

（2）由电源UI图象可知，图象与纵轴的交点坐标值是7.8，则电源电动势E＝7.8V，图象斜率k＝

＝

≈229Ω，电源内阻r＝k－R2＝229Ω－200Ω＝29Ω．

答案：

（1）R2　R4　

（2）7.8　29

4．（2017·宜宾市高三二诊）某同学利用图甲电路测量自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽略），右侧活塞固定，左侧活塞可自由移动．实验器材还有：

电源（电动势约为3V，内阻不可忽略），两个完全相同的电流表A1、A2（量程为3mA，内阻不计），电阻箱R（最大阻值9999Ω），定值电阻R0（可供选择的阻值有100Ω、1kΩ、10kΩ），开关S，导线若干，刻度尺．

实验步骤如下：

A．测得圆柱形玻璃管内径d＝20mm；

B．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；

C．连接好电路，闭合开关S，调整电阻箱阻值，读出电流表A1、A2示数分别记为I1、I2，记录电阻箱的阻值R；

D．改变玻璃管内水柱长度，多次重复实验步骤B、C，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R;

E．断开S，整理好器材.

（1）为了较好的完成该实验，定值电阻R0应选________________；

（2）玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式Rx＝__________（用R0、R、I1、I2表示）；

（3）若在上述步骤C中每次调整电阻箱阻值，使电流表A1、A2示数均相等，利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图乙所示的RL关系图象，则自来水的电阻率ρ＝________Ω·m（保留两位有效数字）．在用本实验方法测电阻率实验中，若电流表内阻不能忽略，则自来水电阻率测量值与上述测量值相比将__________（选填：

“偏大”、“不变”或“偏小”）．

解析：

（1）电源电动势为3V，电流表的量程为3mA，则最小电阻R＝

＝

Ω＝1kΩ，故定值电阻选项1kΩ的即可；

（2）玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式I1Rx＝I2（R0＋R）即Rx＝

；

（3）当I1＝I2时，则Rx＝R0＋R，即ρ

＝R0＋R，即R＝

L－R0，由图象可知：

＝

＝5×104则ρ＝5×104×

×3.14×（20×10－3）2Ω·m≈16Ω·m；

若电流表内阻不能忽略，则：

Rx＋rA＝R0＋R＋rA，即Rx＝R0＋R，则表达式不变，自来水电阻率测量值与上述测量值相比将不变．

答案：

（1）1kΩ　

（2）

　（3）16　不变

5．（2017·成都外国语学校高三月考）某同学要测量一个微安表（量程为0－500μA）的内阻．可供选择器材有：

A．电源（电动势6V，内阻较小）

B．电压表（量程0－3V，内阻约几千欧姆）

C．电阻箱（0－999.9欧）

D．电位器（可变电阻，与滑动变阻器相当）（0－1.5千欧）

E．电位器（0－15千欧）

该同学设计了如图的电路进行实验．连接后，主要操作步骤如下：

①开关K和K1处于断开状态；

②将电位器R和电阻箱R1调至最大值．闭合开关K，调节电位器R，让微安表达到满偏，此时电压表示数为2.00V；

③闭合开关K1，调节电位器R和电阻箱R1，让微安表达到半偏，此时电阻箱的示数为300.0欧，电压表的示数为2.50V．完成下列填空：

（1）电位器R应该选择___________．

（2）由实验数据可知电压表的内阻为RV＝__________，微安表的内阻为RA＝________；

（3）若电压表在制造过程中，由于分压电阻的误差，使得示数比真实值偏大，则由此造成微安表内阻的测量值__________（选填“大于”、“小于”、“等于”）真实值．

解析：

（1）由电路图知，电压表串联在电路中，由于电压表内阻较大，所以电位器应选择大阻值的，故选E；

（2）当K1断开时，电流表与电压表串联，所以电压表内阻RV＝

＝

Ω＝4000Ω；闭合开关K1，可求电压表的电流为：

I＝

＝

A＝

μA，根据并联电路的电流规律，可求电阻箱的电流为：

IR＝

μA－250μA＝

μA，电阻箱的电压UR＝RIR，所以电流表的内阻：

RA＝

＝450Ω；（3）两次测量电压表造成的误差刚好消掉，微安表内阻的测量值等于真实值．

答案：

（1）E　

（2）4000　450.0　（3）等于

6．（2017·第三次全国大联考卷Ⅲ）某同学在“测定金属丝的电阻率”的实验中：

（1）为了精确地测出金属丝的电阻，需用欧姆表对金属丝的电阻粗测，用多用电表“×1”欧姆挡粗测其电阻示数如图甲，则阻值为________Ω；

（2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，从图乙中可以读出该金属丝的直径d＝________mm．

（3）除刻度尺、电阻为Rx的金属丝、螺旋测微器外，实验室还提供如下器材，为使测量尽量精确，电流表应选__________（选填“A1”或“A2”）、电压表应选________（选填“V1”或“V2”）．

　电源E（电动势为3V、内阻约为0.5Ω）

　最大阻值为20Ω的滑动变阻器R

　电流表A1（量程0.6A、内阻约为2Ω）

　电流表A2（量程1A、内阻约为1Ω）

　电压表V1（量程15V、内阻约为3000Ω）

　电压表V2（量程3.0V、内阻约为1000Ω）

　开关一只、导线若干

（4）在测量Rx阻值时，要求电压从零开始调节，并且多次测量，请在图丙中画完整测量Rx阻值的电路图．（图中务必标出选用的电表、电阻和滑动变阻器的符号）．

（5）若用刻度尺测得金属丝的长度为L，用螺旋测微器测得金属丝的直径为d，电流表的读数为I，电压表的读数为U，则该金属丝的电阻率表达式为ρ＝________.（用L、d、I、U表示）

解析：

（1）题图甲中多用电表的读数为5×1Ω＝5Ω．

（2）由螺旋测微器的读数规则可知该金属丝的直径d＝1.5mm＋20.0×0.01mm＝1.700mm．

（3）因电源的电动势为3V，所以电压表应选V2，因待测金属丝的电阻约为5Ω，所以流过电流表的最大电流约为I＝

＝

A＝0.6A，所以电流表应选A1．

（4）在测量Rx阻值时，要求电压从零开始调节，并且多次测量，变阻器采用分压式接法，因为金属丝的电阻约为5Ω，与电流表A2的内阻相差不多，因此采用电流表内接法误差较大，所以应采用电流表外接