2010_2019十年高考物理真题分类汇编专题18力学光学热学实验含解斩20200511118.doc
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1、专题 18力学、光学、热学实验1.(2019全国卷T9)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在ABCDE五个点中,打点计时器最先打出的是_点,在打出C点时物块的速度大小为_m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为_m/s2(保留2位有效数字)。【答案】(1). A (2). 0.233 (3). 0.75【解析】分析可知,物块沿倾斜长木板最匀加速直线运动,纸带上的点迹,从A到E,间隔越来越大,可知,物块跟纸带的左端相
2、连,纸带上最先打出的是A点;在打点计时器打C点瞬间,物块的速度;根据逐差法可知,物块下滑的加速度。故本题正确答案为:A;0.233;0.75。2.(2019天津卷T10)某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸。下列哪些措施能够提高实验准确程度_。A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示,其中实验操作正确的是_。该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆
3、心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN的垂线,垂足分别为C、D点,如图所示,则玻璃的折射率n=_。(用图中线段的字母表示)【答案】(1). AD (2). D (3). 【解析】采用插针法测定光的折射率的时候,应选定光学表面间距大一些的玻璃砖,这样光路图会更加清晰,减小误差,同时两枚大头针的距离尽量大一些,保证光线的直线度,因此AD正确,光学表面是否平行不影响该实验的准确度,因此B错误,应选用细一点的大头针因此C错误。根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光,又因发生了折射因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移,因此D正确,ABC错
4、误由折射定律可知折射率,联立解得3.(2019全国卷T9)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源,纸带等。回答下列问题:(1)铁块与木板间动摩擦因数=_(用木板与水平面的夹角、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角=30。接通电源。开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.8 m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为_(
5、结果保留2位小数)。【答案】(1). (2). 0.35【解析】【详解】(1)由mgsin-mgcos=ma,解得:=(2)由逐差法a= 得:SII=(76.39-31.83)10-2m,T=0.15s,SI=(31.83-5.00)10-2m,故a= m/s2=1.97 m/s2,代入式,得:= =0.354.(2019全国卷T16)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光:调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可_;A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使
6、用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x,则单色光的波长=_;(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为_nm(结果保留3位有效数字)。【答案】(1). B (2). (3). 630【解析】【详解】(i)由x= ,因x越小,目镜中观察得条纹数越多,故B符合题意;(ii)由,=(iii)=5.(2019全国卷T9)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同
7、学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是_。(填正确答案标号)A.米尺 B.秒表 C.光电门 D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答:_(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,则该地的重力加速度大小为g=_m/s2。(保留2位有效数字)【答案】(1). A (2). 将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺。 (3). 9.7【解析】此实验用数码相机替代打点计时器,故实验原理是相同的,仍然需要米尺来测量点与点之间的距离;就本实验
8、而言,因为是不同照片,所以是测量连续几张照片上小球位置之间的距离;加速度求解仍然用逐差法计算,注意是bc与ab之间的距离差.6.(2019全国卷T13)用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是_。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以_。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_。【答案】(1). 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 (2). 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积 (3). 油膜稳定后得表面积S。【解析】油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜,
9、故而需要减少油酸浓度;一滴油酸的体积非常微小不易准确测量,故而使用累积法,测出N滴油酸溶液的体积V,用V与N的比值计算一滴油酸的体积;由于形成单分子油膜,油膜的厚度h可以认为是分子直径,故而还需要测量出油膜的面积S,以计算厚度.7.(2019北京卷T9)用如图1所示装置研究平地运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。(1)下列实验条件必须满足的有_。A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末段水平C.挡
10、板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的_(选填“最上端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时_(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重锤线平行。b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图2所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则_(选填“大于”、“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为_(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示
11、)。(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,其中可行的是_。A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不论它们能射多远,在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体_。A.在水平方向上做匀速直线运动B.在竖直方向上做自由落体运动C.在下落过程中机械能守恒(5)牛顿设想,把
12、物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就一次比一次远,如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。同样是受地球引力,随着抛出速度增大,物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动,请分析原因。_【答案】(1). BD (2). 球心 (3). 需要 (4). 大于 (5). (6). B (7). B (8). 利用平抛运动的轨迹的抛物线和圆周运动知识证明即可【解析】根据平抛运动的规律:水平方向匀速直线运动,竖直方向自由落体运动解答。(1)本实验中要保证小球飞出斜槽末端时的速度为水平,即小球做平抛运动,且每次飞出时的速度应相同,所以只要每次将小球从斜槽上同一位置由静止
13、释放即可,故BD正确;(2)a.平抛运动的起始点应为钢球静置于Q点时,钢球的球心对应纸上的位置,由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动,所以在确定y轴时需要y轴与重锤线平行;b.由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比为可知,由于A点不是抛出点,所以;设AB,BC间所用的时间为T,竖直方向有:,水平方向有:,联立解得:;(3)A项:从细管水平喷出稳定的细水柱,由于细水柱射出后受到空气阻力的作用,所以此方案不可行;B项:用频闪照相在同一底片上记录小球不同时刻位置即平抛运动的轨迹上的点,平滑连接在一起即为平抛运动轨迹,所以此方案可行;C项:将铅笔垂直于竖直的白板放轩,以一定
14、初速度水平抛出,笔尖与白纸间有摩擦阻力的作用,所以铅笔作的不是平抛运动,故此方案不可行;(4)由平抛运动竖直方向运动可知,时间,所以只要高度相同,时间相同,故B正确;(5)由平抛运动可知,竖直方向:,水平方向:,联立解得:,即抛出物体的轨迹为抛物线,当抛出的速度越大,在抛物线上某点的速度足以提供该点做圆周运动的向心力时,物体的轨迹从抛物线变为圆。8.(2019江苏卷T10)某兴趣小组用如题1图所示装置验证动能定理.(1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用:A.电磁打点计时器B.电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小,应选择_(选填“A”或“B”).(2)保持长木板水平,将
15、纸带固定在小车后端,纸带穿过打点计时器的限位孔.实验中,为消除摩擦力的影响,在砝码盘中慢慢加入沙子,直到小车开始运动.同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除.同学乙认为还应从盘中取出适量沙子,直至轻推小车观察到小车做匀速运动.看法正确的同学是_(选填“甲”或“乙”).(3)消除摩擦力影响后,在砝码盘中加入砝码.接通打点计时器电源,松开小车,小车运动.纸带被打出一系列点,其中的一段如题2图所示.图中纸带按实际尺寸画出,纸带上A点的速度vA=_m/s.(4)测出小车的质量为M,再测出纸带上起点到A点的距离为L.小车动能的变化量可用Ek=算出.砝码盘中砝码的质量为m,重力加速度为g;实验中,小车的质量
16、应_(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量,小车所受合力做的功可用W=mgL算出.多次测量,若W与Ek均基本相等则验证了动能定理.【答案】(1).B (2).乙 (3).0.31(0.300.33都算对) (4).远大于【解析】(1)为使纸带在运动时受到的阻力较小,应选电火花打点计时器即B;(2)当小车开始运动时有小车与木板间的摩擦为最大静摩擦力,由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力,所以甲同学的看法错误,乙同学的看法正确;(3)由图可知,相邻两点间的距离约为0.62cm,打点时间间隔为0.02s,所以速度为 ;(4)对小车由牛顿第二定律有:,对砝码盘由牛顿第二定律有: 联
17、立解得:,当时有:,所以应满足:。9.(2019海南卷T12)某同学利用图(a)的装置测量轻弹簧的劲度系数。图中,光滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上,一轻弹簧穿在细杆上,其左端固定,右端与细绳连接;细绳跨过光滑定滑轮,其下端可以悬挂砝码(实验中,每个砝码的质量均为m=50.0g)。弹簧右端连有一竖直指针,其位置可在直尺上读出。实验步骤如下:在绳下端挂上一个硅码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触;系统静止后,记录砝码的个数及指针的位置;逐次增加砝码个数,并重复步骤(保持弹簧在弹性限度内):用n表示砝码的个数,l表示相应的指针位置,将获得的数据记录在表格内。回答下列问题:(1
18、)根据下表的实验数据在图(b)中补齐数据点并做出图像_。l1234510.4810.9611.4511.9512.40(2)弹簧的劲度系数k可用砝码质量m、重力加速度大小g及图线的斜率表示,表达式为k=_。若g取,则本实验中k=_(结果保留3位有效数字)。【答案】(1)图线如图所示:(2),(3)109【解析】(1)描出点后,作出图线如图所示:(2)Ln图线的斜率为由胡克定律有:F=kl即nmg=kl联立以上各式可得:由图可得斜率约为=0.45102m所以可得劲度系数为:k(501039.8)/(0.45102)109N/m10.(2018北京卷)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规
19、律。主要实验步骤如下:a.安装好实验器材。接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F所示。c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、v4、v5d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。结合上述实验步骤,请你完成下列任务:(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有_和_(填选项前的字母)。A.电压合适的50 Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平(含
20、砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出v-t图像_。(3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是_。v-t图像斜率的物理意义是_。(4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对t的要求是_(选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的x大小与速度测量的误差_(选填“有关”或“无关”)。(5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时,为此他设计了如图4所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想。请你
21、结合匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的_。【答案】A C 如图所示:小车的速度随时间均匀变化 加速度 越小越好 有关 如果小球的初速度为0,其速度,那么它通过的位移xt2。因此,只要测量小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。【解析】(1)打点计时器需用交流电源;为了计算速度需要利用刻度尺测量长度。故需要的仪器选AC(2)利用所给点迹描点连线,得图像其中C点的横坐标为3T,纵坐标为(3)结合图像可以看出小球速度随时间均匀变化,所以小球做匀加速运动,图像的斜率代表了运动时的加速度(4)t越小,越接近计数点瞬时速度,
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