2013年全国高考物理试题分类解释：专题十四、力学实验

2013年全国高考物理试题分类解释：专题十四、力学实验

专题十四、力学实验 ‎1．（2013高考浙江理综第21题）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点。‎ ‎(1)任选一条纸带读出b、c两点间的距离为 ；‎ ‎(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为 ，纸带①和②上c、e两点间的平均速度① ②(填“大于”“等于”或“小于”)；‎ ‎（3）图中 （填选项）‎ A．两条纸带均为用装置甲实验所得 B．两条纸带均为用装置乙实验所得 C．纸带为用装置甲实验所得．纸带②为用装置乙实验所得 D．纸带为用装置乙实验所得．纸带②为用装置甲实验所得 答案：(1) ‎2.10cm，或② ‎2.40cm。‎ ‎（2）‎1.13m/s，‎1.25m/s。 小于 ‎（3）C 解析：(1)选择纸带读出b、c两点间的距离为‎2.10cm，选择纸带②读出b、c两点间的距离为‎2.40cm。‎ ‎(2)选择纸带读出c、e两点间的距离为‎4.52cm，求出c、e两点间的平均速度大小为 ‎=×10‎-2m/s=‎1.13m/s。‎ 选择纸带②读出c、e两点间的距离为‎5.00cm。求出c、e两点间的平均速度大小为=×10‎-2m/s=‎1.25m/s。‎ ‎（3）分析纸带上的点距离可以看出，纸带做匀加速运动，纸带②做加速度逐渐减小的加速运动最后做匀速运动，所以带为用装置甲实验所得．纸带②为用装置乙实验所得，选项C正确。‎ ‎2.（18分）‎ ‎（1）（2013高考福建理综第19（1）题）（6分）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中（装置如图甲）：‎ ‎①下列说法哪一项是正确的 。（填选项前字母）‎ ‎ A．.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上 ‎ B．.为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量 ‎ C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放 ‎ ②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz．则打B点时小车的瞬时速度大小为____m/s（保留三位有效数字）。‎ 答案：①C②0.653‎ 解析：①在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,，平衡摩擦力时要去掉细线另一端的钩码。为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，选项AB错误。实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，选项C正确。‎ ‎②打B点时小车的瞬时速度大小为v=×10‎-2m/s=‎0.653m/s。‎ ‎3.（13分）（1）（2013高考山东理综第21（1）题）图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的__________(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm。‎ 答案：A 11.30‎ 解析：测量内径应该用游标卡尺的A，测量外径应该用游标卡尺的B，测量深度应该用游标卡尺的C。该钢笔帽的内径为‎11mm+0.5×‎6mm=‎11.30mm。‎ ‎4.（2013高考四川理综第8题）（2）（11分）‎ 如图1所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验：‎ ‎　　①为达到平衡阻力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做___________运动。‎ ‎②连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为‎0.2kg.‎ ‎ 请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化△Ek，补填表中空格（结果保留至少小数点后第四位）。‎ ‎0——B O—C O—D O—E O—F W/J ‎0.0432‎ ‎0.0572‎ ‎0.0734‎ ‎0.0915‎ ‎/J ‎0.0430‎ ‎0.0570‎ ‎0.0734‎ ‎0.0907‎ 分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W=△Ek，与理论推导结果一致。‎ ‎③实验前已测得托盘的质量7.7×10‎-3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_________kg(g取‎9.8m/s2,结果保留至小数点后第三位)‎ ‎ (2)①匀速直线 ②0.1115 0.1105 ③0.015 ‎ 解析：在O—F过程中，小车所受合外力做的功W=F·OF=0.2×0.5575J=0.1115‎ J。打F点时速度v=×10‎-2m/s，小车动能的变化△Ek=mv2=×0.2×（×10-2）2J= 0.1105J。根据实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为‎0.2kg可知，小车质量不是远大于托盘和砝码质量之和.由mg-F=ma，F=Ma可得m==‎0.02273kg，即托盘和砝码质量之和为‎0.02222kg，该组同学放入托盘中的砝码质量应为△m=‎0.02273kg-7.7×10‎-3kg=‎0.015kg。‎ ‎5．(8分) （2013高考上海物理第28题）如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移。‎ 保持水平槽口距底板高度h＝‎0.420m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。‎ (1) 由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成＿＿＿＿关系，与＿＿＿＿无关。‎ v0(m/s)‎ ‎0.741‎ ‎1.034‎ ‎1.318‎ ‎1.584‎ t(ms)‎ ‎292.7‎ ‎293.0‎ ‎292.8‎ ‎292.9‎ d(cm)‎ ‎21.7‎ ‎30.3‎ ‎38.6‎ ‎46.4‎ ‎(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值，发现理论值与测量值之差约为3ms。经检查，实验及测量无误，其原因是＿＿＿＿。‎ ‎(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竞发现测量值t′依然大于自己得到的理论值，但二者之差在3－7ms之间，且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是＿＿＿＿。‎ 答案：（1）正比 h ‎ ‎（2）g取值‎10m/s2偏大 ‎（3）水平槽口距底板高度h较大，小球飞行时受到空气阻力作用 解析：（1）由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成正比关系，与h无关。‎ ‎ （2）计算小球飞行时间的理论值中，g不能取值‎10m/s2，应该取值g=‎9.8m/s，这样计算出的t=292.8ms。‎ ‎（3）导致偏差的原因是：水平槽口距底板高度h较大，小球飞行时受到空气阻力作用 ‎6．(2013高考江苏物理第11题)（10分）某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图所示。 倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球。 手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球。 当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落……。 这样，就可测出多个小球下落的总时间。 ‎ ‎ （1）在实验中，下列做法正确的有___▲____。‎ ‎（A）电路中的电源只能选用交流电源 ‎（B）实验前应将M调整到电磁铁的正下方 ‎（C）用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度 ‎（D）手动敲击M的同时按下秒表开始计时 ‎（2）实验测得小球下落的高度H=‎1.980m，10个小球下落的总时间T=6.5s。 可求出重力加速度g=_______m/s2。 （结果保留两位有效数字）‎ ‎（3）在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法。‎ ‎（4）某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间△t磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差△t，这导致实验误差。 为此，他分别取高度 和，测量n个小球下落的总时间和。 他是否可以利用这两组数据消除对实验结果的影响？ 请推导说明。‎ 答案： (1)BD (2)9. 4‎ ‎(3)增加小球下落的高度;多次重复实验,结果取平均值.(其他答案只要合理也可)‎ ‎(4)由和 可得,因此可以消去△t的影响.‎ 解析：电路中的电源可以选用直流电源，选项A错误。实验前应将M调整到电磁铁的正下方，选项B正确。用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离减去小球直径作为小球下落的高度，选项C错误。手动敲击M的同时，电磁铁断电，小球开始自由落体运动，按下秒表开始计时，选项D正确。‎ 实验测得小球下落的高度H=‎1.980m，10个小球下落的总时间T=6.5s，单个小球自由落体运动的时间为0.65s。由H=gt2 可求出重力加速度g==‎9.4m/s2。‎ ‎7．（2013高考天津理综物理第9题）(2）某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系．‎ ‎①下列做法正确的是 （填字母代号）‎ A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上 C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 ‎②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量 木块和木块上硅码的总质量（填远大于，远小于，或近似于）‎ ‎③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线·设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲，μ乙，由图可知，m甲 m乙 μ甲 μ乙（填“大于”、“小于”或“等于”)‎ 答案：①AD ②远小于 ③小于 大于 解析：①在利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系实验中，调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，选项A正确。木块下滑是受到重力、支持力、细线拉力和摩擦力，要使细线拉力等于木块的合力，需要使木板倾斜，木块重力沿斜面方向的分力等于摩擦力。在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，应该去掉装有砝码的砝码桶，选项B错误。实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，选项C错误。通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，选项D正确。‎ ‎②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块上硅码的总质量。‎ ‎③在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，由牛顿第二定律，F-μmg=ma，得到a=F/m-μg。对比图象，可得m甲小于m乙 μ甲大于μ乙。‎ ‎8．（18分）（2013高考广东理综第34题）（1）研究小车匀变速直线运动的实验装置如图16（a）所示，其中斜面倾角可调。打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图16（b）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。‎ 图16（b）‎ 图16（a）‎ ‎①部分实验步骤如下：‎ ‎ A. 测量完毕，关闭电源，取出纸带。‎ ‎ B. 接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车。‎ ‎ C. 将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连。‎ ‎ D. 把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。‎ ‎ 上述实验步骤的正确顺序是：_________________________（用字母填写）。‎ ‎②图16（b）中标出的相邻两计数点的时间间隔T=_________s。‎ ‎③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=_________。‎ ‎④为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=_________.‎ ‎（1）答案：①CDBA②0.1s③④‎ 考点：研究匀速直线运动实验，纸带分析，家用交流电周期 解析：①上述实验步骤的正确顺序是：将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连。把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车。测量完毕，关闭电源，取出纸带。‎ ‎②时间T=5T0=5×0.02s=0.1s。‎ ‎③运用在匀变速直线运动中，中间时刻速度的等于这段时间内的平均速度计算计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=。‎ ‎④取 则：T’=3T。则有△s’=aT’2，解得a=。‎