版高三物理一轮复习专题力学实验含高考真题

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专题8 力学实验 ‎1．(2012全国理综)‎ 图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示.在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”.‎ ‎ 图1‎ ‎（1）完成下列实验步骤中的填空：‎ ‎①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点.‎ ‎②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码.‎ ‎③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m.‎ ‎④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③.‎ ‎⑤在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s1，s2，….求出与不同m相对应的加速度a.‎ ‎⑥以砝码的质量m为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）.‎ ‎（2）完成下列填空：‎ ‎（ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________.‎ ‎（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3.a可用s1、s3和Δt表示为a=__________.图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=__________mm，s3=__________.由此求得加速度的大小a=__________m/s2.‎ ‎（ⅲ）图3为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________.‎ 解析：（1）间距相等的点.（2）线性 ‎（2）（i）远小于小车和砝码的总质量 ‎(ii)‎ ‎ ‎ ‎(iii)设小车的质量为，则有，变形得,所以图象的斜率为，所以作用力，图象的截距为，所以.‎ ‎2．（2）（2012广东卷）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.‎ ‎①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向（填“水平”或“竖直”）‎ ‎②弹簧自然悬挂，待弹簧______时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表：‎ 代表符号 L0‎ Lx L1‎ L2‎ L3‎ L4‎ L5‎ L6‎ 数值（cm）‎ ‎25.35‎ ‎27.35‎ ‎29.35‎ ‎31.30‎ ‎33.4‎ ‎35.35‎ ‎37.40‎ ‎39.30‎ 表中有一个数值记录不规范，代表符号为_______.由表可知所用刻度尺的最小长度为______.‎ ‎③图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_________的差值（填“L0或L1”）.‎ ‎④‎ 由图可知弹簧的劲度系数为_________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_________g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）.‎ 解析：①弹簧的轴线必须沿重力方向,所以应沿竖直方向. ‎②由于表中测量值已经估读到0.1 mm,所以刻度尺的最小刻度应是1mm. ‎③因为，整理得，所以横轴应为弹簧长度与Lx的差值. ‎④从上式可以看出图象的斜率表示k的大小，即 ‎3.(2012全国新课标).（5分）‎ 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度.该螺旋测微器校零时的示数如图（a）所示，测量金属板厚度时的示数如图（b）所示.图（a）所示读数为_________mm，图（b）所示读数为_________mm，所测金属板的厚度为_________mm.‎ 答案：0.010, 6.870, 6.860‎ 解析：螺旋测微器又叫千分尺，精确度为0.01mm，故读数应以mm为单位时，小数点后面应有三位，即读到毫米的千分位上.‎ ‎4.（2012上海卷）．（8分）在“利用单摆测重力加速度：的实验中 ‎（1）某同学尝试用DIS测量周期.如图，用一个磁性小球代替原先的摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方.图中磁传感器的引出端A应接到__________.使单摆做小角度摆动，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于__________.若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为__________（地磁场和磁传感器的影响可忽略）.‎ ‎（2）多次改变摆长使单摆做小角度摆动，测量摆长L及相应的周期T ‎.虎后，分别取L和T的对数，所得到的lgT-lgL图线为______（填“直线”、“对数曲线”或“指数曲线”）；读得图线与纵轴交点的纵坐标为c，由此得到该地的重力加速度g＝__________.‎ 解析：（1）数据采集器，最低点（或平衡位置），，（2）直线，4p2/102c，‎ 图中磁传感器的引出端A应接到数据采集器，磁性小球位于最低点测量误差较小，因为t=(N-1)*T/2，所以周期T=. ‎（2）因为，两边取对数的，为直线，依题意有，解得.‎ 砂、砂桶 图1‎ 小车、砝码、打点计时器 ‎●‎ ‎□‎ ‎□‎ ‎□‎ ‎□‎ 接交流电源 ‎5.（2012安徽卷）.（18分）Ⅰ.（10分）图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.砂和砂桶的总质量为，小车和砝码的总质量为.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.‎ ‎(1)试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是 A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.‎ B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.‎ C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动.‎ ‎(2)实验中要进行质量和的选取，以下最合理的一组是 ‎ A. =200, =10、15、20、25、30、40‎ B. =200, =20、40、60、80、100、120‎ C. =400, =10、15、20、25、30、40‎ D. =400, =20 40、60、80、100、120‎ ‎（3）图2 是试验中得到的一条纸带，、、、、、、为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.量出相邻的计数点之间的距离分别为=4.22 cm、=4.65 cm、=5.08 cm、=5.49 cm、=5.91 cm、=6.34 cm .已知打点计时器的工作效率为50 Hz,则小车的加速度= m/s2 （结果保留2位有效数字）.‎ A 图2‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ B C D E F G 答案：（1）B；(2)C；（3）0.42‎ 解析：要使砂和砂桶的重力mg近似等于小车所受合外力，首先要平衡摩擦力，然后还要满足m＜＜M.而平衡摩擦，不需挂砂桶，但要带纸带，故（1）选B，（2）选C.（3）用逐差法，求得.‎ 6. ‎（2012江苏卷）．（10分）为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的装置进行实验，实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，将A拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点，分别测量OP、OQ的长度h和s，重复上述实验，分别记录几组实验数据 ‎（1）实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，请提出两个解决方案；‎ ‎（2）请根据下表的实验数据作出s-h关系图像 h（cm）‎ ‎20.0‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ s（cm）‎ ‎19.5‎ ‎28.5‎ ‎39.0‎ ‎48.0‎ ‎56.5‎ ‎（3）实验测得A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.50kg，根据s-h图像可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数μ=__________（结果保留一位有效数字）‎ ‎（4）实验中，滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果_________（选填“偏大”、或“偏小”‎ 解析：（3）在B下落至临落地时，据动能定理，有，‎ 在B落地后，A运动到Q，据动能定理，有，解得：.将，代入得=，从图象得斜率，即，代入上式得.‎ 本题易错点：认为A/B末速度都为0，根据，解得.‎ ‎（4）滑轮组的摩擦会导致偏小，从而偏大.‎ ‎7.（2012四川卷）．（17分）(1)某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动.质量分别为mA和mB的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影.用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落.A球落到地面N点处，B球落到地面P点处.测得mA=0.04 kg，mB=0.05kg，B球距地面的高度是1.225m，M、N点间的距离为1.500m，则B球落到P点的时间是____s，A球落地时的动能是____J.（忽略空气阻力，g取9.8m/s2）‎ 解析：由自由落体运动公式，代入数据可知时间；根据 和机械能守恒联立可得：.‎ ‎8．（2）（2012天津卷）某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素.‎ ‎①他组装单摆是，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示，这样做的目的是 （填字母代号）‎ A．保证摆动过程中摆长不变 B．可使周期测量得更加准确 C．需要改变摆长时便于调节 D．保证摆球在同一竖直平面内摆动 解析：用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线增加了线与悬挂处的摩擦保证摆长不变；改变摆长时用力拉不会将摆线拉断，方便调节摆长；AC正确.‎ ‎②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则摆球的直径为 mm，单摆摆长为 m 解析：用10分度游标卡尺主尺读数为12mm，游标尺读数为0，则摆球的直径为12mm+0×0.1mm=12.0mm.‎ 单摆摆长为mm ‎③下列振动图像真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标远点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图像，已知sin5°=0.087，sin15°=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是 （填字母代号）‎ 解析：单摆的振动在摆角小于5度才能看作简谐振动，在测量周期时计时起点应该选择在平衡位置（速度大误差小）.‎ 根据摆角估算振幅m=8.6cm，A B振幅合理.‎ ‎ m=25cm，C D振幅不合理错误.‎ A中振动图像的计时起点在平衡位置是合理的，B中振动图像的计时起点在正的最大位置是不合理的.答案A.‎ ‎10.（2012山东卷）．（13分）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）.从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示.打点计时器电源的频率为50Hz.‎ ‎①通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速.‎ ‎②计数点5对应的速度大小为 m/s，计数点6对应的速度大小为 m/s.（保留三位有效数字）.‎ ‎③物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值 （填“偏大”或“偏小”）.‎ 解析：①由于计数点前后的间隔距离都小于它们的间隔距离，说明计数点6之前物块在加速，计数点7之后物块在减速，则开始减速的时刻在6和7之间.答案6；7【或7；6】.‎ ‎②计数点5对应的速度等于4和6间的平均速度m/s，同理 m/s，又可解得计数点6对应的速度大小为1.20 m/s.‎ ‎③在减速阶段cm，则加速度为m/s2.在减速阶段产生加速度的力是滑动摩擦力和纸带受到的阻力，所以计算结果比动摩擦因数的真实值 “偏大”.‎