高考物理 力学实验

高考物理 力学实验

力学实验 ‎2010-全国1-22‎ ‎22．（18分）图1是利用激光测转的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图2所示）。‎ ‎（1）若图2中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的时间为5.00×10-2 s ，则圆盘的转速为__________________转/s。（保留3位有效数字）‎ ‎（2）若测得圆盘直径为‎10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 ________ cm。（保留3位有效数字）‎ 答案：⑴4.55转 /s ⑵‎‎2.91cm 解析：⑴从图2可知圆盘转一圈的时间在横坐标上显示22格，由题意知图2中横坐标上每格表示1.00×10-2s，所以圆盘转动的周期是0.22s，则转速为4.55转 /s ‎⑵反光引起的电流图像在图2中横坐标上每次一格，说明反光涂层的长度占圆盘周长的22分之一为cm。‎ 命题意图与考点定位：匀速圆周运动的周期与转速的关系，以及对传感器所得图像的识图。‎ ‎2010-全国2-22‎ ‎22.（5分）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）为了测试中午下落的加速度，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： 。‎ 答案：（1）C；（2）打点计时器与纸带之间存在摩擦。‎ 解析：（1）时间由打点计时器测定，用米尺测定位移，答案C。‎ ‎（2）打点计时器与纸带之间存在摩擦。‎ ‎2010-新课标-22‎ ‎22、(4分)如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、0～12V的交流电源 ‎ (2)实验中误差产生的原因有______.(写出两个原因)‎ ‎ 答案：（1）AD（2）纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定。‎ 解析：（1）用A项米尺测量长度，用D项交流电源供打点计时器使用。（2）纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定。‎ ‎2010-重庆-22‎ ‎22.（1）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，如是22图1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：‎ ‎=‎16.6mm =‎126.5mm =‎‎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、、、和f表示)‎ 答案：⑴①0.02s ②‎2.5 m/s ③‎ 解析：⑴①打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T=0.02s。‎ ‎②根据间的平均速度等于点的速度得m/s ‎③匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以aT2均匀增大，有 ‎，，，所以 ‎2010-上海-27‎ ‎27．（6分）卡文迪什利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G。‎ ‎(1)(多选题)为了测量石英丝极微的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施 ‎(A)减小石英丝的直径 ‎(B)增大T型架横梁的长度 ‎(C)利用平面镜对光线的反射 ‎(D)增大刻度尺与平面镜的距离 ‎（2）已知T型架水平横梁长度为1,质量分别为m、的球，位于同一水平面，当横梁处于力矩平衡状态，测得m、连线长度r，且与水平横梁垂直；同时测得石英丝的扭转角度为，由此得到扭转力矩k（k为扭转系数且已知），则引力常量的表达式G=_____。‎ 解析：（1）CD ‎(2)根据，得。‎ ‎2010-天津-9‎ ‎9．（1）如图所示，在高为h的平台边缘水平抛出小球A,同时在水平地面上距台面边缘水平距离为s处竖直上抛小球B，两球运动轨迹在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度为g。若两球能在空中相遇，则小球A的初速度VA应大于 A、B两球初速度之比为 ‎ ‎2010-天津-22‎ ‎（2）在探究合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。‎ 实验 对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的 （填字母代号）‎ A. 将橡皮条拉伸相同长度即可 B. 将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是 （填字母代号）‎ A. 两细绳必须等长 B. 弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行 A. 用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大 ‎ B. 拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 答案：（1），；（2）①BD；②BD ‎2010-江苏-11‎ ‎11．（10分）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。‎ ‎（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：‎ 请根据实验数据作出小车的v-t图像。‎ ‎（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。‎ 答案：（1）之前 （2）（见右图）‎ ‎ ‎ ‎（3）同意 在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大。‎ ‎2010-福建-19‎ ‎19.（2）（6分）某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系。实验时，将原长约‎200mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码（质量均为‎20g），每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量。根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量l与拉力F关系的图像如图所示。从图像中可以得出_______。（填选项前的字母）‎ A.增挂钩码时l与F成正比，而减挂钩码时l与F不成正比 B.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大 C.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等 D.增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度 答案：D 解析：‎ ‎(2)本题属于中等题，解题的关键在于弄清问什么两条图像会错开。实验中由于增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度，弹簧无法及时恢复原长，两条图像才会出现差异。‎ ‎2010-广东-34‎ ‎34.（1）图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。‎ ‎①已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________。‎ ‎②ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图13中读出A、B两点间距s=__________；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)。‎ ‎ ‎ 答案：①0.02s，②‎0.70cm，‎0.100m/s 解析：‎ ‎（1）① ‎ ‎②读A、B两点数值：‎1.00cm、‎1.70cm ‎ 故：s=‎1.70cm-1.00cm=‎0.70cm ‎ ‎2010-山东-23‎ ‎23.（1）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距。开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间。‎ ‎①木板的加速度可以用、表示为＝　　　　；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是（一种即可）　　　　　　。‎ ‎②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是　　　　　　。‎ ‎③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是　　　　　。‎ a．可以改变滑动摩擦力的大小 b．可以更方便地获取多组实验数据 c．可以比较精确地测出摩擦力的大小 d．可以获得更大的加速度以提高实验精度 ‎【解析】（1）①②C 。③BC ‎2010-浙江-21‎ ‎21.Ⅰ（10分）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友（每个钩友的质量均为m=0.jkg，取g=‎10m/s2），并记录绳下端的坐标X加（下标i表示挂在绳下端钩友个数）。然后逐个拿下钩友，同样记录绳下端面的坐标X减，绳下端面坐标的值Xi＝（X加+X减）/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（X/mm）‎ 甲 乙 ‎1‎ ‎216.5‎ ‎216.5‎ ‎2‎ ‎246.7‎ ‎232.‎ ‎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 X减（大于或小于）；‎ ‎（2） 同学的数据更符合实验要求（甲或乙）；‎ ‎（3）选择一级数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k（N/m）；‎ ‎（4）为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？‎ 答案：（1）小于 （2）乙 ‎ （3）由所给数据的该变量如下表所示 ‎ ‎ 挂在橡皮绳下端的 勾码个数 改变量（Xn-X1）/mm 甲 乙 ‎1‎ ‎2‎ ‎30.2‎ ‎15.5‎ ‎3‎ ‎67.5‎ ‎30.0‎ ‎4‎ ‎118.5‎ ‎47.7‎ ‎5‎ ‎178.0‎ ‎64.8‎ ‎6‎ ‎245.5‎ ‎84.5‎ 由上表作图得 由图可得 k乙=57-70（N/m）‎ 或 对于甲同学的数据，因为只有前几个数据可认为在弹性范围内，由图中切线的斜率得，‎ k甲=25-34（N/m）‎ ‎（4）尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长量，以减小长度测量的误差。‎ ‎2010-四川-22‎ ‎22.（5分）（2）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.‎61.0mm ‎65.8mm ‎70.7mm B. ‎41.2mm ‎45.1mm ‎‎53.0mm C.‎49.6mm ‎53.5mm ‎57.3mm D. ‎60.5mm ‎61.0mm ‎‎60.6mm 答案：C 解析：验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02s内的位移增加量为：，答案为C。‎ ‎2010-安徽-21‎ ‎21．Ⅰ．（6分）（1）在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图1所示，读数为__________________mm。‎ ‎（2）在用单摆测定重力加速度实验中，用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径，示数如图2所示，读数为__________________cm。‎ 答案：（1）0.617（0.616～0.619） （2）0.675‎ 解析：（1）‎0.5mm+11.7×‎0.01mm=‎0.617mm（2）‎0.6cm+15×‎0.05mm=‎‎0.675cm ‎2010-安徽-21‎ ‎21．Ⅲ．（6分）利用图示装置进行验证机械能守恒定律的试验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度和下落高度。某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案。‎ a. 用刻度尺测出物体下落的高度，并测出下落时间,通过计算出瞬时速度.‎ b. 用刻度尺测出物体下落的高度，并通过计算出瞬时速度.‎ c. 根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算出高度.‎ d. 用刻度尺测出物体下落的高度，根据做匀速直线运动时纸带 上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度。‎ 以上方案中只有一种正确，正确的是 。（填入相应的字母）‎ 答案：d 解析：根据测算瞬时速度的实验可知机械能守恒，运用等时的平均速度来测量瞬时速度 则可知道：d正确