专题16 力学实验(1)(第02期)-2019年高三物理二模、三模试题分项解析(解析版)

专题16 力学实验（1）

2019年高三二模、三模物理试题分项解析（II ）

1.（2019广东省广州市下学期一模）用图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。

（1）实验的主要步骤： ① 用游标卡尺测量挡光片的宽度d ，结果如图乙所示，读得d = ________mm ； ② 用刻度尺测量A 点到光电门所在位置B 点之间的水平距离x ； ③ 滑块从A 点静止释放（已知砝码落地前挡光片已通过光电门）；

④ 读出挡光片通过光电门所用的时间t ；

⑤ 改变光电门的位置，滑块每次都从A 点静止释放，测量相应的x 值并读出t 值。 （2）根据实验测得的数据，以x 为横坐标，

21

t 为纵坐标，在坐标纸中作出x t -2

1图线如图丙所示，求得该图线的斜率k ＝____________m -1·s -2；由此进一步求得滑块的加速度a=____________m·s -2。（计算结果均保留3位有效数字）

【参考答案】 (1)①6.60；

(2) 2.40×104（2.28×104～2.52×104

均正确）；0.523（0.497～0.549均正确）

【命题意图】本题考查利用气垫导轨和光电门测量匀变速直线运动的加速度实验、图像法处理实验数据及

其相关知识点。

【解题思路】（1）根据游标卡尺读数规则，挡光片的宽度d=6mm+12×0.05mm=6.60mm 。

（2）该图线的斜率k ＝

2.0-1.00.70-0.28×104 m -1·s -2=2.40×104m -1·s -2；滑块通过光电门时的速度v=d/t ，由v 2=2ax

可得21t =22a d x ，由k ＝22a d

可求得滑块的加速度a=0.523m·s -2

。

2.（6分）（2019全国高考猜题卷6）在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧，为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端面依次逐个挂下钩码（每个钩友

的质量均为m =0.1kg ，取g=10m/s 2

），并记录绳下端的坐标X 加i （下标i 表示挂在绳下端钩码个数）。然后逐个拿下钩码，同样记录绳下端面的坐标X 减i ，绳下端坐标的平均值X i ＝（X 加i +X 减i ）/2的数据如下表：

m

/x )s 10(1

2-42⨯t

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

1.0

1.21.41.6

1.8

2.0

图丙

图乙0

1

2

30

20

cm

光电门

砝码挡光片

d

滑块

气垫导轨

计时器

0.00B 滑轮

A

图甲

（1）同一橡皮绳的X加i X减i（大于或小于）；

（2）同学的数据更符合实验要求（甲或乙）；

（3）为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？

【参考答案】小于，（2分）乙，（2分）

伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长量（2分）

【名师解析】（1）小于（因为橡皮绳在伸长后不能完全恢复到原来的长度）

（2）乙（因为甲同学的数据中只有前几个数据可认为在弹性范围内）

（3）尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长量，以减小长度测量误差。

3．（6分）（2019湖北四地七校考试联盟期末）高三学生小明和小华设计了一个物理实验来验证动能定理，实验装置如图所示，A、B为长木板上固定的两个光电门，已知当地重力加速度为g。

（1）他们利用游标卡尺测滑块上的遮光条的宽度，如图所示，则遮光条的宽度d＝0.330cm。

（2）垫高长木板右端，当长木板和水平面夹角为θ时，在O处沿斜面轻推滑块，测得滑块经过两光电门的时间相等，则滑块和长木板间动摩擦因数为tanθ。

（3）将长木板水平放置，在O处给滑块一个瞬时冲量，使滑块依次滑过光电门A、B．测得滑块经过光电

门A的时间为t1、滑块经过光电门B的时间为t2，两个光电门间距离为s，在误差允许的范围内，验证动能定理成立的式子为2gstanθ＝﹣（用题中已给字母表示）。

【名师点拨】（1）明确游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，注意读数时不需要估读；

（2）由滑块经过两光电门的时间相等可认为滑块做匀速运动，有平衡条件可得出滑块和长木板间动摩擦因数；

（3）实验中由于遮光条通过光电门的时间极短，因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度大小；小车从A 到B的过程中，其合力做功﹣μmgs，系统动能的增加，增量为：△E K＝﹣，因此只要比较二者是否相等，即可探究合外力做功与动能改变量之间关系是否相等。

【名师解析】（1）20分度的游标卡尺精度为0.05mm；

固定刻度读数为0.3cm，游标读数为0.05×6mm＝0.30mm＝0.030cm，

所以最终读数为：0.3cm+0.030mm＝0.330mm

（2）滑块经过两光电门的时间相等，可认为滑块做匀速运动

则：mgsinθ＝μmgcosθ

所以：μ＝tanθ

（3）由于遮光条比较小，通过光电门的时间极短，因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，因此滑块经

过光电门时的瞬时速度分别为：v A＝、v B＝。

小车从A到B的过程中，其合力做功﹣μmgs，系统动能的增加，增量为：：△E K＝﹣＝

﹣，因此只要比较二者是否相等，即可探究合外力做功与动能改变量之间关系是否相等。即如果关系式：2gstanθ＝﹣在误差允许范围内成立，就验证了动能定理。

故答案为：（1）0.330；（2）tanθ；（3）2gstanθ＝﹣

【名师点评】解决本题的关键掌握实验的原理和操作方法，知道光电门测速的方法：在很短位移内的平均速度代替瞬时速度。

4.（2019陕西西安市蓝田县模拟）由于空间站处于完全失重状态，不能利用天平等仪器测量质量，为此某同学为空间站设计了如图所示（a）的实验装置，用来测量小球质量。图中弹簧固定在挡板上，轨道B处装