高考物理试题汇编——力学实验

高考物理试题汇编——力学实验

‎2009年高考物理试题汇编——力学实验 h1‎ h2‎ A B s ‎1、（2009年全国卷Ⅰ）23．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，井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；‎ 游标尺 主尺 cm ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ 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。‎ ‎（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＝ 。 ‎ 答案（1）① ② ③ ④‎ ‎（2）3.62cm ‎【解析】(1)物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动,受重力、支持力、滑动摩擦力,如图所示① 根据三角形关系可得到,‎ ‎②根据 ‎③根据运动学公式,有,即有 ‎④根据牛顿第二定律,则有.‎ ‎(2) 在游标卡尺中，主尺上是3.6cm，在游标尺上恰好是第2条刻度线与主尺对齐，再考虑到卡尺是10分度，所以读数为3.6cm+0.2×1mm=3.62cm。‎ ‎2、（2009年全国卷Ⅱ）23．某同学得用图1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约丢失了一部分，剩余部分如图2所示，图2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。‎ 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2中可读出︱y1－ y2︱=_________m，︱y1－ y3︱=__________m，︱x1－ x2︱=__________m（保留两位小数）。‎ 8‎ ‎（2）若已测知抛出后小球在水平方向做匀速运动，利用（1）中读取的数据，求小球从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）已测得小球抛也前下滑的高度为0.50m,设E1和E2分别为开始下滑时和抛也时的机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失，×100%=_______%（保留两位有效数字）‎ 图1‎ ‎ ‎水平方向 P1‎ P2‎ P3‎ 图2‎ 答案（1）0.61 1.61 0.60‎ ‎（2）0.20 3.0‎ ‎（3）8.2‎ ‎【解析】本题考查研究平抛运动的实验。由图可知P1到P2两点在竖直方向的间隔为6格, P1到P3两点在竖直方向的间隔为16格所以有=0.60m.=1.60m. P1到P2两点在水平方向的距离为6个格.则有=0.60m.‎ ‎(2)由水平方向的运动特点可知P1到P2 与P2到P3的时间相等,根据,解得时间约为0. 2s,则有 打点计时器 纸带 橡皮筋 ‎(3)设抛出点为势能零点,则开始下滑时的机械能为E1=mgh=mg/2,抛出时的机械能为E2==4.5m,则根据0.082‎ ‎3、（2009年安徽卷）21．Ⅲ．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：‎ ‎ （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、、、……；‎ ‎ （3）作出草图；‎ ‎ （4）分析图像。如果图像是一条直线，表明W∝；如果不是直线，可考虑是否存在、、等关系。‎ 以下关于该试验的说法中有一项不正确，它是___________。‎ 8‎ 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。‎ 答案：D。‎ 解析：本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系。这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度，而不整个过程的平均速度，所以D选项是错误的。‎ ‎4、（2009年福建卷）19．（1）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 。‎ 答案． ①A ②较小实验的偶然误差 ‎【解析】①游标卡尺方便地测量内径、外径和深度，而螺旋测微器只能测外径。故选A。‎ ②多次测量取平均值的目的就是减小偶然误差。‎ ‎5、（2009年广东物理）15．某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。如图12，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。‎ ‎（1）实验主要步骤如下：‎ ‎①测量__________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；‎ ‎②将小车停在C点，________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。‎ ‎③在小车中增加砝码，或___________，重复②的操作。‎ ‎（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所作的功。表格中的ΔE3＝_________，W3＝________。（结果保留三位有效数字）‎ ‎（3）根据表1，请在图13中的方格纸上作出图线。‎ 8‎ W 答案：（1）小车；接通电源后释放小车；减少钩码的个数 ‎（2）0.619；0.610‎ ‎（3）图 ‎【解析】（1）略；（2）由各组数据可见规律，可得△E3=0.600；观察F-W数据规律可得数值上W=F/2=0.610;‎ ‎（3）在方格纸上作出△E-W图线如图所示 ‎6、（2009年海南卷）13．某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，读出图中的示数，该金属圆片的直径的测量值为 cm，厚度的测量值为 mm。‎ 答案：1.240 ， 1.682 （或1.683）‎ ‎【解析】游标卡尺的读数，按步骤进行则不会出错。首先，确定游标卡尺的精度为20分度，即为0.05mm，然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数12.00mm，注意小数点后的有效数字要与精度一样，再从游标尺上找出对的最齐一根刻线，精度格数=0.058mm=0.40mm，最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，12.00mm+0.40mm=12.40mm=1.240cm。螺旋测微器的读数1.5mm+0.0118.2mm=1.682mm。‎ ‎7、（2009年江苏物理）11．“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。计时器大点的时间间隔为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）‎ 第11题图 ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎3.52‎ ‎3.68‎ ‎3.83‎ 乙 小车 打点计时器 砝码 砝码盘 甲 ‎（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.‎ 8‎ F/N a/m·s-2‎ O ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎1.2‎ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ ‎3.0‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ F/N a/m·s-2‎ O ‎（3）根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因。‎ 答案： (1) 0.16 (0.15也算对) （2）（见图） （3）未计入砝码盘的重力 ‎【解析】（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式，关键弄清公式中各个量的物理意义，为连续相等时间内的位移差，t为连需相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t=0.1s，（3.68-3.52）m，带入可得加速度=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度=0.15m/s2.‎ ‎（2）根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，使图线倾斜程度太小也不能太大，以与水平方向夹角45°左右为宜。由此确定F的范围从0设置到1N较合适，而a则从0到3m/s2较合适。设好刻度，根据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点。如图所示。‎ ‎（3）处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点，该交点说明当不挂砝码时，小车仍由加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的来源考虑很容易得到答案，是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，而没有考虑砝码盘的重力。‎ ‎8、（2009年宁夏卷）22．某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，示数如图。由图可读出= cm, = ‎ 答案2.25，6.860‎ ‎【解析】游标卡尺的读数；‎ 螺旋测微器的读数。‎ 8‎ ‎9、（2009年山东卷）23．（1）某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小事物，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胞挂一重物。‎ ‎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，改变条件再次实验证，可采用的方法是 ‎ 答案：①bcd ②更换不同的小重物 ‎10、（2009年上海物理）17．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。‎ ‎（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 ‎【答案】（1）小车的总质量，小车所受外力，‎ ‎（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C，‎ ‎【解析】（1）因为要探索“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受外力；（2）由于OA段a-F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：得，而实际上，可见AB段明显偏离直线是由于没有满足M>>m造成的。‎ ‎11、（2009年四川卷）22．（2）气垫导轨(如图甲)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动。图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3‎ 8‎ ‎.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为_________、_________，两滑块的总动量大小为_________；碰撞后两滑块的总动量大小为_________。重复上述实验，多做几次。若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证。‎ 答案：（2）0.2abs3 0.2abs1（两空可互换），0.2ab(s1-s3)； 0.4abs2 ‎ 解析： 动量P＝mv，根据v＝S/（5T）可知两滑块碰前的速度分别为v1＝0.2s1b、v2＝0.2s3b，则碰前动量分别为0.2abs1和0.2abs3，总动量大小为av1－av2＝0.2ab(s1-s3)；碰撞后两滑块的总动量大小为2av＝2a s2/（5T）＝0.4abs2。‎ 重物 打点计时器 纸带 铁架台 铁夹 接电源 ‎·‎ ‎12、（2009年天津卷）9．（3）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 。‎ 答案： ①D， ，速度平方的二分之一，重物下落的高度。‎ ‎【解析】本题考查用打点计时器测重力加速度。涉及器材的选取和用图像处理数据的方法。‎ ①打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无关，所以不要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，选D。‎ ②由公式，如绘出图像，其斜率也等于重力加速度。‎ ‎13、（2009年浙江卷）22．Ⅱ.（1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是___________（选填“甲”或“乙”）。‎ 图甲 图乙 ‎（2）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图甲所示。光敏电阻与某一自动记录相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为　　　　。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将　　　　（填“变大”、“不变”或“变小”），图乙中的Δt将　　　　（填“变大”、“不变”或“变小”）。‎ 8‎ t1+t0‎ t1+2t0‎ t1‎ O R t Δt Δt Δt 图乙 图甲 ‎ ‎ 答案：（1）乙（2）2t0，变大，变大 ‎【解析】 （1）应将待测物体正确地放在测脚中如乙图；（2）单摆1个周期遮光两次；单摆周期与小球质量、大小无关，但若改用直径变为原小球直径的2倍，周期变大，但遮光时间Δt变大 ‎14、（2009年重庆卷）23．（1）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见题22图1。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 答案：①是，②是，③否，20.685(20.683-20.687)，摆长 解析：单摆作简谐运动要求摆角小，单摆从平衡位置拉开约5°释放满足此条件；因为最低点位置固定、容易观察，所以在最低点启动秒表计时；摆球一次全振动的时间太短、不易读准、误差大，应测多个周期的时间求平均值；表中数据可以初步判断单摆周期随摆长的增大而增大。‎ 8‎