预测17 力学实验之纸带类问题 -【临门一脚】2021年高考物理三轮冲刺过关(新高考专用)

2021年高考物理【临门一脚】（新高考专用） 预测17 力学实验之纸带类问题 概率预测 ☆☆☆☆☆ 题型预测 实验题☆☆☆☆☆ 考向预测 实验命题不避热点，注重陈题翻新；重点实验频频考，其他实验“轮换”考。实验“小题”常考力学内容，实验“大题”常考电学内容。在两个实验中，通常一个实验立足教材，立足创新，凸显对科学探究素养的考查，一般较为基础，注重对考生的实验基本功的考查；另一个实验题依据新课程标准要求挖掘改造，对考生的实验能力要求较高，突出选拔作用。山东卷的实验题文字量较全国卷大，更加注重对实验原理的考查，创新程度较高。 1．区别“计时点和计数点” ①计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，打点计时器所用电源的频率为50 Hz时，打下两相邻点间的时间间隔为0.02 s。 ②计数点是人们根据需要选择的一定数目的点，两个相邻计数点间代表的时间间隔由选择点的个数而定。 2．利用纸带判定物体的运动性质（如图所示） （1）若x1、x2、x3、…、x6基本相等，在误差允许的范围内可认为物体做匀速直线运动。 （2）利用x1、x2、x3、…、x6计算出相邻相等时间内的位移差x2－x1、x3－x2、…、x6－x5，若大致相等，则在误差允许的范围内认为Δx＝aT2可判定物体做匀变速直线运动。 2．平均速度法求速度：如图所示，做匀变速直线运动的物体在某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vn＝。 3．利用纸带求加速度的三种方法 （1）利用第m个T时间内的位移和第n个T时间内的位移求a，即a＝。 （2）逐差法：如从纸带上得到6个连续相等时间间隔内的位移，则a＝。 处理纸带问题的三点关注 （1）长度计算：常用逐差法处理题中得到的数据，得出所求长度。逐差法是把测量数据中的因变量进行逐项相减或按顺序分为两组进行对应项相减的方法。 （2）单位换算：题给单位一般是cm，最后算出来的加速度一般以m/s2为单位等。 （3）周期选择：常见的打点计时器的频率为50 Hz，频闪相机的闪光频率为10 Hz，即它们的周期分别为0.02 s、0.1 s，若每5个计时点取一个计数点，则它们的周期分别变为0.1 s、0.5 s。 1．（2020·全国高考真题）某同学利用图（a）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（b）所示。 已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图（b）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（b）给出的数据中求得的物理量为_________。 【答案】 0.36 1.80 B、P之间的距离 【解析】 由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度 验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以还需要测量对应的B、P之间的距离。 10．（2020·浙江高考真题）做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下： （ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； （ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a； （ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到 的关系。 ①实验获得如图所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小 _____ （保留两位有效数字）； ②需要满足条件 的方案是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作 图象时，把 作为F值的是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。 【答案】 0.18～0.19 甲 甲和乙 【解析】 ①．打点计时器打点周期 由匀加速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，在打d点时小车的速度 ②．在图甲的实验方案中，由托盘和砝码的重力提供拉力，让小车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得 则 则绳子对小车的拉力 当 时，绳子拉力近似等于托盘和砝码的重力。 故甲需要满足 。 在图乙的实验方案中，挂上托盘和砝码，小车匀速下滑，设斜面的倾斜角为 ，斜面和纸带对小车的摩擦力或阻力总和为f，则有 取下托盘和砝码，小车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得 即 故乙方案中，不需要满足 。 在甲乙方案中，均用托盘和砝码的重力mg作为小车匀加速的直线运动的合力及F。 一、实验题 1．（2021·云南高三二模）某同学利用如图甲所示的装置来测量滑块 P 与水平桌面之间的动摩擦因数。由静止释放物块Q，打点计时器打出的纸带如图乙所