题型专练07　力学实验专训--2021届高考物理二轮复习微专题专练（人教版）（解析版）

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题型专练 07　力学实验专训
一、非选择题
(一)必考题
1.(2020 年江苏卷,T11)疫情期间“停课不停学”,小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下
落的视频,得到分帧图片,利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度,实验装置如图 1所示。
(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球,其中最适合用作实验中下落物体的是
　　　　
。S
(2)下列主要操作步骤的正确顺序是
　　　　
。(填写各步骤前的序号)
①把刻度尺竖直固定在墙上
②捏住小球,从刻度尺旁静止释放
③手机固定在三脚架上,调整好手机镜头的位置
④打开手机摄像功能,开始摄像
(3)停止摄像,从视频中截取三帧图片,图片中的小球和刻度如图 2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的
时间间隔为
1
6
s,刻度尺的分度值是 1 mm,由此测得重力加速度为
　　　　
m/s2。S
(4)在某次实验中,小明释放小球时手稍有晃动,视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片,
(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度。S
【答案】
　
(1)小钢球
　
(2)①③④②
　
(3)9.6(9.5~9.7均可)
　
(4)仍能
【解析】
　
(1)要测量当地重力加速度需要尽量减小空气阻力的影响,所以密度大体积小的小钢球最适
合。
　　
(2)要完成实验首先应该将刻度尺竖直固定在墙上,安装好三角架,调整好手机摄像头的位置;因为下
落时间很短,所以一定要先打开摄像头开始摄像,然后再将小球从刻度尺旁由静止释放,故顺序为
①③④②
。
(3)由三张图片读出小球所在位置的刻度分别为 2.50 cm,26.50 cm,77.20 cm;小球做自由落体运动,根据
Δx=gT2可得 g=
Δ x
T2
=
(77.20-26.50)×1 0-2 -(26.50-2.50)×10-2
(
1
6
)
2
m/s2≈9.6 m/s2。
(4)就算小球偏离了竖直方向,但是小球在竖直方向上的运动依然是自由落体运动,对实验结果无影响,故
仍能用前面的方法测量出重力加速度。
2.(2020 年山东模拟)气垫导轨上相隔一定距离的两处安装有两个光电传感器 A、B,A、B间距为 L,滑块 P上
固定一遮光条,P与遮光条的总质量为 M,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集
数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器 A、B时,通过计算机可以
得到如图 2所示的电压 U随时间 t变化的图像。
(1)实验前,接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图 2中的 t1
　　　　　
t2(选填“>”、
“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平。S
(2)用螺旋测微器测遮光条宽度 d,测量结果如图 3所示,则d=
　　　　
mm。S
(3)滑块在光电门 A、B之间做变速运动的平均加速度 a=
　　　　　　　　　　　　
(用题目中出现的字母表
示)。S
【答案】
　
(1)=
　
(2)8.475
　
(3)
d2
2L
(
1
t2
2-1
t1
2
)
【解析】 (1)如果遮光条通过光电门的时间相等,即t1=t2,说明遮光条做匀速运动,即说明气垫导轨已经
水平。
　　
(2)螺旋测微器的固定刻度读数为 8 mm,可动刻度读数为 0.01×47.5 mm=0.475 mm,所以最终读数为 8
mm+0.475 mm=8.475 mm。
(3)由于遮光条的宽度很小,所以我们用遮光条通过光电门的平均速度代替瞬时速度,则vA=
d
t1
,vB=
,根据
匀变速运动的公式
vB
2
-
vA
2
=2aL,解得 a=
d2
2L
(
1
t2
2-1
t1
2
)
。
3.(2020 年高考全国卷
Ⅲ
,T22)某同学利用图 1所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后,挂
上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图 2所示。
图1
　　
图2
　　
已知打出图 2中相邻两点的时间间隔为 0.02 s,从图 2给出的数据中可以得到,打出 B点时小车的速度大小
vB=
　　　　　　
m/s,打出 P点时小车的速度大小vP=
　　　　　　
m/s。(结果均保留 2位小数)
若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图 2给出的数据中求得的物理量为
。S
【答案】0.36
　
1.80
　
B、P之间的距离
【解析】 打出 B点时小车的速度大小 vB=
4.00 ×1 0-2 -2.56×1 0-2
2×0.02
m/s=0.36 m/s,同理可知,打出 P点时小
车的速度大小 vP=
57.86×1 0-2 -50.66×1 0-2
2×0.02
m/s=1.80 m/s;为验证动能定理
1
2
(M+m)
vP
2
-
1
2
(M+m)
vB
2
=mghBP,
还需要求出 B、P两点之间的距离。
4.(2020 年湖南调研)某实验小组在测木块与长木板之间的摩擦力时,采用如图 1所示的装置,图中长木板水平
固定,调整定滑轮高度,使细线与长木板平行。
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