专题16力学实验高考物理真题分类汇编 精校版 共17个专题.docx
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专题16力学实验高考物理真题分类汇编精校版共17个专题
专题十六力学实验
2011年高考题组
1.(2011天津)用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示。
该金属丝的直径是mm。
2.(2011福建)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中:
①用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为cm。
②小组成员在试验过程中有如下说法,其中正确的是。
(填选项前的字母)
A.把单摆从平衡位置拉开30度的摆角,并在释放摆球的同时开始计时
B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为
C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大
D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小
3.(2011四川)某研究性学习小组进行了如下实验:
如图所示,在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水,水中放一个红蜡做成的小圆柱体R。
将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合,在R从坐标原点以速度v0=3cm/s匀速上浮的同时,玻璃管沿x轴正方向做初速为零的匀加速直线运动。
同学们测出某时刻R的坐标为(4,6),此时R的速度大小为cm/s,R在上升过程中运动轨迹的示意图是。
(R视为质点)
4.(2011江苏单科)某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为N.
(2)下列不必要的实验要求是.(请填写选项前对应的字母)
A.应测量重物M所受的重力
B.弹簧测力计应在使用前校零
C.拉线方向应与木板平面平行
D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置
(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请你提出两个解决办法.
4.(2011广东)如图甲所示,是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点.
(1)OD间的距离为cm.
(2)如图乙所示,是根据实验数据绘出的s-t2图象(s为各计数点至同一起点的距离),斜率表示,其大小为m/s2(保留三位有效数字)
t2/s2
+
+
+
+
+
s/cm
O0.010.020.030.040.050.06
3.0
2.0
1.0
图乙
5.(2011全国课标)利用图甲所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动,当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离s,记下相应的t值;所得数据如下表所示.
s/m
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0.950
t/ms
292.9
371.5
452.3
552.8
673.8
776.4
/m·s-1
1.71
1.62
1.55
1.45
1.34
1.22
完成下列填空和作图:
(1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是;
(2)根据表中给出的数据,在图乙给出的坐标纸上画出
-t图线;
(3)由所画出的
-t图线,得出滑块加速度的大小为a=m/s2(保留2位有效数字).
6.(2011重庆)某同学设计了图甲所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来制定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。
滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M,滑块上砝码总质量为m′,托
盘和盘中砝码的总质量为m。
实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动,重力加速度g取10m/s2。
①为测量滑块的加速度a,须测出它在A、B间运动的与,计算a的运动学公式是;
②根据牛顿运动定律得到a与m的关系为:
他想通过多次改变m,测出相应的a值,并利用上式来计算μ。
若要求a是m的一次函数,必须使上式中的保持不变,实验中应将从托盘中取出的砝码置于;
③实验得到a与m的关系如图乙所示,由此可知μ=(取两位有效数字)
7.(2011北京)如图甲,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
①实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。
但是,可以通过仅测量(填选项前的符号),间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的射程
②图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。
实验时,先让入射球ml多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。
然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球ml从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。
接下来要完成的必要步骤是。
(填选项前的符号)
A.用天平测量两个小球的质量ml、m2
B.测量小球m1开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM,ON
③若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为(用
中测量的量表示);
若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为(用
中测量的量表示)。
④经测定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示。
碰撞前、后m1的动量分别为p1与
,则p1:
=:
11;若碰撞结束时m2的动量为
,则
:
=11:
。
实验结果表明,碰撞前、后总动量的比值
为。
⑤有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。
请你用
中已知的数据,分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为cm。
7.(2011天津)某同学用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态。
他在地面上用测力计测量砝码的重力,示数为G。
他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力,发现测力计的示数小于G,由此判断此时电梯的运动状态可能是。
8.(2011山东)某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。
如图所示,将一个小球和一个滑块用细绳连接,跨在斜面上端。
开始时小球和滑块均静止,剪断细绳后,小球自由下落,滑块沿斜面下滑,可先后听到小球落地
和滑块撞击挡板的声音,保持小球和滑块释放的位置不变,调整挡板位置,重复以上操作,直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。
用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移
。
(空气阻力对本实验的影响可以忽略)
①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为。
②滑块与斜面间的动摩擦因数为。
③以下能引起实验误差的是________。
a.滑块的质量b.当地重力加速度的大小
c.长度测量时的读数误差d.小球落地和滑块撞击挡板不同时
9.(2011海南单科)现要通过实验验证机械能守恒定律
。
实验装置如图1所示:
水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。
用d表示A点到导轨低端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A,B两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。
用g表示重力加速度。
完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为。
动能的增加量可表示为。
若在运动过程中机械能守恒,
与s的关系式为
=。
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
1
2
3
4
5
s(m)
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
t(ms)
8.22
7.17
6.44
5.85
5.43
1/t2(104s-2)
1.48
1.95
2.41
2.92
3.39
以s为横坐标,
为纵坐标,在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=×104m-1·s-2(保留3位有效数字)。
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出
直线的斜率k0,将k和k0进行比较,若其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律。
10.(2011上海单科)如图,为测量作匀加速直线运动小车的加
速度,将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上,测得二者间距为d。
(1)当小车匀加速经过光电门时,测得两挡光片先后经过的时间Δt1和Δt2,则小车加速度a=。
(2)(多选题)为减小实验误差,可采取的方法是()
A.增大两挡光片宽度bB.减小两挡光片宽度b
C.增大两挡光片间距dD.减小两挡光片间距d
2006—2010年高考题组
1.(2010全国Ⅱ)利用图中所示的装置可以研究自由落体运动。
实验中需要调整好仪器,接通打点计时器的电源,松开纸带,使重物下落。
打点计时器会在纸带上打出一系列的小点。
(1)为了测试重物下落的加速度,还需要的实验器材有。
(填入正确选项前的字母)
A.天平B.秒表C.米尺
(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重物加速度值,而实验操作与数据处理均无错误,写出一个你认为可能引起此错误差的原因:
。
2.(2010全国课标)图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。
现有的器材为:
带铁夹的铁架台、
电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。
回答下列问题:
(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有。
(填入正确选项前的字母)
A.米尺B.秒表
C.0~12V的直流电源D.0~I2V的交流电源
(2)实验中误差产生的原因有。
(写出两个原因)
3.(2010江苏单科)为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)。
实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安装一薄板,以增大空气对小车运动的阻力。
t/s
v/m·s-1
O
打点计时器
小车
薄板
砝码
(1)往砝码盘中加入一小砝码,在释放小车(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点。
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表:
时间t/s
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
速度v/(m·s-1)
0.12
0.19
0.23
0.26
0.28
0.29
请根据实验数据作出小车的v-t图像。
www.ks5u.com
(3)通过对实验结果的分析,该同学认为:
随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大,你是否同意他的观点?
请根据v-t图象简要阐述理由。
4.(2010浙江)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,他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码(每个钩码的质量均为m=0.1kg,取g=10m/s2),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,同样记录绳下端的坐标X减i,绳下端面坐标的值Xi=(X加i+X减i)/2的数据如下表:
挂在橡皮绳下端的钩码个数
橡皮绳下端的坐标(Xi/mm)
甲
乙
1
216.5
216.5
2
246.7
232.0
3
284.0
246.5
4
335.0
264.2
5
394.5
281.3
6
462.0
301.0
(1)同一橡皮绳的X加iX减i(大于或小于);
(2)同学的数据更符合实验要求(甲或乙);
(3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k(N/m);
(4)为了更好地测量劲度系数,在选用钩码时需考虑的因素有哪些?
5.(2010四川)有4条用打点计时器(所用交流电频率为50Hz)打出的纸带A、B、C、D,其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。
为找出该纸带,某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3。
请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为。
(已知当地的重力加速度为9.791m/s2)
A.61.0mm65.8mm70.7mmB.41.2mm45.1mm53.0mm
C.49.6mm53.5mm57.3mmD.60.5mm61.0mm60.6mm
6.(2010重庆)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度,电源频率f=50Hz在线带上打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点,因保存不当,纸带被污染,如图所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:
sA=16.6mm,sB=126.5mm,sD=624.5mm
ABCD
sA=16.6msB=126.5mmsC=sD=624.5mm
若无法再做实验,可由以上信息推知:
①相信两计数点的时间间隔为s
②打C点时物体的速度大小为m/s(取2位有效数字)
③物体的加速度大小为(用sA、sB、sD和f表示)
7.(2009山东)某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条完
A
B
O
全相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干个小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉字,设计了如下实验:
将两条橡皮筋的一端分别固定在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第二条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细线挂一重物,如图所示。
①为完成实验,下述操作中必需的是。
a.测量细绳的长度
b.测量橡皮筋的原长
c.测量悬挂重物后像皮筋的长度
d.记录悬挂重物后结点O的位置
②钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次实验,可采用的方法是
。
8.(2009重庆)某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作,请判断是否恰当(填“是”或“否”)。
①把单摆从平衡位置拉开约5°释放;
②在摆球经过最低点时启动秒表计时;
③把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期。
该同学改进测量方法后,得到的部分测量数据见表。
用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数如图所示。
该球的直径为mm。
根据表中数据可以初步判断单摆周期随的增大而增大。
数据组编号
摆长/mm
摆球质量/g
周期/s
1
999.3
32.2
2.0
2
999.3
16.5
2.0
3
799.2
32.2
1.8
4
799.2
16.5
1.8
5
501.1
32.2
1.4
6
501.1
16.5
1.4
9.(2009全国Ⅱ)某同学得用如图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验,根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹,但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分,剩余部分如图乙所示。
图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10m,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。
图乙
图甲
P1
P2
P3
水平方向
完成下列填空:
(重力加速度取9.8m/s2)
(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3,纵坐标分别为y1、y2和y3,,从图乙中可读出
=m,
=m,
=m(保留两位小数)。
(2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动。
利用
(1)中读取的数据,求出小球从P1运动到P2所用的时间为s,小球抛出后的水平速度为m/s(均可用根号表示)。
(3)已测得小球抛出前下滑的高度为0.50m。
设E1和E2分别为开始下滑时和抛出时的机械能,则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失
=%(保留两位有效数字)
9.(2009全国Ⅰ)某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系,设计实验装置如图。
长直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物块上。
在平板上标出A、B两点,B点处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间,
实验步骤如下:
①用游标卡尺测测最滑块的挡光长度d,用天平测量滑块的质量m;
②用直尺测量A、B之间的距离s,A点到水平桌面的垂直距离h1,B点到水平桌面的垂直距离h2;
③将滑块从A点静止释放.由光电计时器读出滑块的挡光时间t;
④重复步骤③数次,并求挡光时间的平均值
;
⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cosα;
⑥多次改变斜面的倾角,重复实验步骤②③④⑤做出f一cosα关系曲线。
345
0510
游标尺
cm
主尺
(1)用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为g)
①斜面倾角的余弦cosα=;
②滑块通过光电门时的速度v=;
③滑块运动时的加速度a=;
④滑块运动时所受到的摩擦阻力f=;
(2)测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示,读得d=。
10.(2009福建)在通用技术课上,某小组在组装潜艇模型时,需要一枚截面为外方内圆的小螺母,如图所示。
现需要精确测量小螺母的内径,可选用的仪器有:
A.50等分的游标卡尺B.螺旋测微器
①在所提供的仪器中应选用。
②在测量过程中,某同学在小螺母中空部分360°范围内选取不同的位置进行多次测量取平均值的目的是。
11.(2009天津)如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可以测定重力和速度。
①所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需(填字母代号)中的器材。
A.直流电源、天平及砝码
B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码
D.交流电源、毫米刻度尺
②通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据,提高实验的准确程度。
为使图线的斜率等于重力加速度,除作v-t图象外,还可作图象,其纵轴表示的是,横轴表示的是。
12.(2009安徽)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图所示,实验主要过程如下:
打点计时器
纸带
橡皮筋
(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……;
(2)分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度v1、v2、v3、……;
(3)作出W—v草图;
(4)分析W—v图像。
如果W—v图像是一条直线,表明W∝v;如果不是直线,可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、
等关系。
以下关于该试验的说法中有一项不正确,它是。
A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……。
所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。
当用1条橡皮筋进行是实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……。
B.小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板适当倾斜。
C.某同学在一次实验中,得到一条记录纸带。
纸带上打出的点,两端密、中间疏。
出现这种情况的原因,可能是没有使木板倾斜或倾角太小。
D.根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。
13.(2009江苏)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示.
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸袋如图乙所示。
计时器打点的时间间隔为0.02s,从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离。
该小车的加速度a=m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度。
小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:
砝码盘中砝码总重力F(N)
0.196
0.392
0.588
0.784
0.980
加速度a(m·s-2)
0.69
1.18
1.66
2.18
2.70
请根据实验数据作出a-F的关系图像.
(3)根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点,请说明主要原因。
14.(2009上海)如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置。
小车
位移传感器(发射器)
位移传感器(接收器)
轨道
钩码
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持___________不变,用钩码所受的重力作为___________,用DIS测小车的加速度。
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。
在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系
图线(如图所示)。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是。
②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是()
A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大
15.(2007天津)
(1)一种游标卡尺,它的游标尺上有50个小的等分刻度,总长度为49mm。
用它测量某物体长度,卡尺示数如图所示,则该物体的长度是cm。
(2)某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。
他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,实验时得到一条纸带。
他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点,在这点下标明A,第六个点下标明B,第十一个点下标明C,第十六个点下标明D,第二十一个点下标明E。
测量时发现B点已模糊不清,于是他测得AC长为14.56cm,CD长为11.15cm,DE长为13.73cm,则打C点时小车的瞬时速度大小为m/s,小车运动的加速度大小为m/s2,AB的距离应为cm。
(保留三位有效数字)
16.(2007上海)利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图(a)所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO′=h(h>L)。
(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是:
。
(2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O′C=s,则小球做平抛运动的初速度为v0=。
(3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方
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