高考物理分类汇编力学实验.docx

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高考物理分类汇编力学实验

Ⅰ．（2013安徽理综.21.Ⅰ−5分）（5分）根据单摆周期公式T=2π

，可以通过实验测量当地的重力加速度。

如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。

1用游标卡尺测量小钢球直径，求数如图2所示，读数为_______mm。

⑵以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有____。

a．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些

b．摆球尽量选择质量大些、体积小些的

c．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度

d．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔T即为单摆周期T

e．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则单摆周期T=

【答案】⑴18.6⑵abe

【解析】⑴游标卡尺的读数等于主尺读数+游标尺读数，即L=L0+n×ΔL=18mm+6×0.1mm=18.6mm 。

⑵实验中为了提高实验的精确性，摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些，一般60cm到100cm，这样可以减小摆长测量产生的误差；摆球尽量选择质量大些、体积小些的这样可减小阻力的影响；摆适当长一些，周期大一些这样周期测量时误差会小一些。

当单摆的摆角大太其振动就不是简谐运动，只有当摆角较小（一般小于5°）单摆的运动才是简谐运动。

测周期时应从平衡位置开始计时，为减小周期测量的相对误差应采用“积累法”测周期。

19.（福建）（18分）

（1）（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50Hz．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）。

34．（18分）（13广州）

（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。

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）中标出的相信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=_________.

34.

（1）答案：

①CDBA②0.1s③

④

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

②时间T=nT0=5*0.02s=0.1s（n为相邻两个计数的间隔数）

③用在匀变速直线运动中：

中时刻速度的等于平均速度计算

④取

则：

就可用

求a

11．（13海南）某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律。

已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地重力加速度为g=9.80m/s2。

实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图（b）所示。

纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值。

回答下列问题（计算结果保留3位有效数字）

（1）打点计时器打B点时，重物速度的大小vB=m/s;3.90

（2）通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？

简要说明分析的依据。

11．【答案】⑴3.90⑵验证了机械能守恒定律.

【解析】

（1）根据匀变速运动的规律知：

（2）设重物质量为m，OB对应的下落过程中，重力势能减少量为mghB=7.70mJ，动能增加量为mvB2/2=7.61mJ，在误差允许范围内，可以认为相等，因此验证了机械能守恒定律。

11.（13江苏）（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=

.（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

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

这导致实验误差.为此,他分别取高度H1和H2,测量n个小球下落的总时间T1和T2.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）

解析：

（1）电磁铁通过的电流可以是直流电，也可以是交流电，所以A错，为了达到实验小球下落能够撞击M触头，所以M应在电磁铁的正下方，故B正确。

因为要利用自由落体的公式

，所以要测量高度h，但测量的高度应该是电磁铁的下端到M说的竖直距离再减去小球的直径，故C错。

小球下落和计时应该同步，故D正确。

（2）单个小球下落的时间为

，根据

有

，即可算出g。

（3）增加下落的时间可以减小时间测量误差的影响；多次试验是一般减少误差的常用方法。

（4）对于多出来的未知数，列方程求解是一个好方法，多一个未知数多列一个方程即可。

21、（13分）

（1）（13山东）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：

由游标卡尺的结构原理可知测内经，应该用游标卡尺的内测量脚．即A部分．

游标卡尺测内径时，主尺读数为11mm，游标读数为0.05×6=0.30mm，最后读数为11.30mm．

28．（13上海）（8分）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

（2）（13天津）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，不需要盆新调节木板倾斜度

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砝码的总质量（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”）

【考点】本题考查探究加速度与质量、物体受力的关系及图象。

【答案】①AD，②远小于，③小于，大于

【解析】①木块下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力沿斜面向下的分力来平衡摩擦力，故在平衡摩擦力时，不能悬挂砝码桶，故选项A正确，选项B错误；实验时，若先放木块，再接通打点计时器电源，再可能打点计时器打下的前几个点不稳定，并且由于木块运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据采集和处理，故选项C错误；每次增减木块上的砝码质量时，重力沿斜面的分力与摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故选项D正确。

②砝码桶加速下滑时，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，要使细线的拉力近似等于砝码桶的重力，应该使加速度减小，即砝码桶的总质量应该远小于木块和木块上的砝码的总质量。

③根据牛顿第二定律得：

，解得

，由此可知，斜率表示质量的倒数，图线在纵轴上的绝对值表示

，结合图象可得，m甲μ乙。

（一）必考题（共129分）（13全国1）

图（a）为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数

的实验装置示意图，实验步骤如下：

①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d．用米尺测量两光电门之间的距离s；

②调整轻滑轮，使细线水平；

③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△tA和△tB，求出加速度a：

④多次重复步骤③．求a的平均值ā

⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数µ

回答下列问题：

（1）测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示数如图（b）所示，其读数为cm。

答案：

0.960cm

解析：

游标卡尺的读数=主尺（整毫米数）+游标尺对齐格数×精度，题中游标卡尺的主尺部分的读数为9mm，对齐格数为第12条，20分度的游标卡尺的精度为

，所以d=9mm+12×0.05mm=9.60mm=0.960cm。

（2）物块的加速度a可用d、s．和△tA和△tB表示为a=。

答案：

解析：

物块在重物作用下沿水平桌面上做匀加速直线运动，经过光电门A、B时的速度大小分别为

、

，由

解得

（3）动摩擦因数µ可用M、m、ā和重力加速度g表示为µ=。

答案：

解析：

把重物、物块和遮光片看一整体，进行受力分析，由牛顿第二定律有mg-μMg=（M+m）ā，解得

（4）如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于（填“偶然误差”或“系统误差”）。

答案：

系统误差

解析：

从来源看，误差分为系统误差和偶然误差两种。

系统误差是由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的。

偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。

细线没有调整到水平引起的误差属于系统误差。

21．（13浙江）（10分）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。

⑴任选一条纸带读出b、c两点间的距离为；

⑵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”）；

⑶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①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得

D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得

【答案】⑴2.10cm或2.40cm（±0.05cm，有效数字位数正确）

⑵1.13m/s或1.25m/s（±0.05m/s，有效数字位数不作要求），小于⑶C

（1）（13重庆）我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣。

他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如题6

（1）图所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系。

要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是。

忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据定律（定理），可得到钢球被阻拦前的速率。

（1）高度（距水平木板的高度）刻度尺机械能守恒（动能）

8.（13四川）（17分）

（1）（6分）在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间离和带电量有关。

他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。

　　实验时，先保持两电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大，再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。

　　实验表明：

两电荷之间的相互作用力，随其距离的____________而增大，随其所带电荷量___________而增大。

　　此同学在探究中应用的科学方法是_________________（选填：

“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”、“或演绎法”）

（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，小力车的质量为0.2kg.

请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化

，补填表中空格（结果保留至少小数点后第四位）。

O—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

，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）

8【答案】：

（1）减小增大控制变量法

（2）匀速运动0.11150.11050.015

【解析】：

（2）

;

代入数据得

③

得

，逐差法求小车加速度a=0.9856m/s2

，即砝码与托盘的加速度，，

代入计算的，得

（13全国2）22.（8分）某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连:

弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图（a）所示。

向左推小球，使弹黄压缩一段距离后由静止释放:

小球离开桌面后落到水平地面。

通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

回答下列问题：

（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。

已知重力加速度大小为g。

为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的

（填正确答案标号）。

A.小球的质量mB.小球抛出点到落地点的水平距离s

C.桌面到地面的高度hD.弹簧的压缩量△x

E.弹簧原长l0

（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek=。

（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s-△x图线。

从理论上可推出，如果h不变m增加，s—△x图线的斜率会（填“增大”、“减小”或“不变”）:

如果m不变，h增加，s—△x图线的斜率会（填“增大”、“减小”或“不变”）。

由图（b）中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与△x的次方成正比。

22.答案：

（1）ABC3分

（2）

2分

（3）减小增大23分

解析：

（1）实验需求出小球离开桌面的动能，故要测量小球的质量m和小球离开桌面是的速度v0，由平抛运动的规律可知，小球水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，通过测量桌面到地面的高度h可求得时间，再测出小球水平方向上的位移s，由分运动的等实行可求出v0的大小。

（2）由

（1）问所述可知

，联立以上各式可得

。

（3）

，则

，故s—△x图线的斜率与

成正比。

若h不变m增加，则斜率减小；若m不变h增加，则斜率增大。

由于s—△x图线为直线，故

。