专题12 力学实验仿真押题高考物理命题猜想与仿真押题原卷版.docx

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专题12力学实验仿真押题高考物理命题猜想与仿真押题原卷版

1.在“探究求合力的方法”实验中，橡皮条一端固定于A点.

（1）如图1所示，同时使用两只弹簧测力计通过细绳套将橡皮条的另一端拉至O点.分别记录两个拉力的大小和方向，其中一只弹簧测力计的示数如图所示，则其示数为________N.

图1

（2）关于本实验，下列说法正确的是________.

A.细绳套尽可能短一些

B.橡皮条的伸长量越大越好

C.拉两个细绳套时，两拉力夹角越大越好

D.拉细绳套时，拉力应尽量与木板平行

（3）某同学通过多次实验得出：

力的合成遵循平行四边形定则.图2为根据其中一次实验数据画出的两个力F1、F2的图示，请利用平行四边形定则在图中作出这两个力的合力F合，根据图示可以确定合力大小为________N.

图2

2.在利用如图3甲所示的实验装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验.所用的钩码的质量都是30g.实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将4个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次挂完钩码待弹簧稳定后测出相应的弹簧总长度，并将数据填在了下面的表中.（弹簧始终未超过弹性限度，取g＝10m/s2），试完成下列问题：

图3

实验次数

1

2

3

4

5

钩码总质量（g）

0

30

60

90

120

弹簧总长度（cm）

6.00

7.11

8.20

9.31

10.40

（1）请在图乙所示的坐标纸中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系图象.

（2）由图象求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m（保留两位有效数字）.

（3）某同学直接利用表中实验数据，作出了钩码质量m跟弹簧总长度x之间的函数关系图象是一条直线，该图象斜率所表示的物理意义是________________；该图象在横轴上截距的物理意义是________________.

3.为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图4所示的实验装置：

图4

（1）以下实验操作正确的是（　　）

A.将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动

B.调节滑轮的高度，使细线与木板平行

C.先接通电源后释放小车

D.实验中小车的加速度越大越好

（2）在实验中，得到一条如图5所示的纸带，已知相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1s，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分别为3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm，则小车的加速度a＝________m/s2（结果保留两位有效数字）.

图5

（3）有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a—F图线，如图6所示.图线________是在轨道倾斜情况下得到的（填“①”或“②”）；小车及车中砝码的总质量m＝________kg.

图6

4.用如图7所示的装置测量弹簧的弹性势能.将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连.先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x.

图7

（1）计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________.

（2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________.

A.弹簧原长B.当地重力加速度

C.滑块（含遮光片）的质量

（3）增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将________.

A.增大B.减小C.不变

5.如图8甲所示为验证机械能守恒定律的实验简图，地面以下为较松软的泥土.实验时把一质量为m的铁块举到离地面高为H的地方，让其自由下落，落入泥土中.铁块下面贴有力传感器（质量忽略不计），可测得泥土中任意深度h处铁块受到的阻力Ff，图乙为计算机根据所测数据绘制的拟合图象（横轴表示深度h，单位cm，纵轴表示阻力Ff，单位N）.

图8

分析图象数据，可得出铁块受到的阻力Ff与深度h的关系为________（选填“Ff＝kh2”、“Ff＝kh3”或“Ff＝kh4”）.某次实验中，铁块下落深度为h1时停止运动，尝试写出铁块从下落到落地前验证其机械能守恒定律的方程________（比例系数k为已知）

6.用如图9所示装置做“验证动能定理”的实验.实验中，小车碰到制动挡板时，钩码尚未到达地面.

图9

（1）为了保证细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是________（选填选项前的字母）.

A.在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力

B.在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力

C.调节木板左端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行

D.所加钩码的质量尽量大一些

（2）如图10是某次实验中打出纸带的一部分.O、A、B、C为4个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为50Hz.通过测量，可知打点计时器打B点时小车的速度大小为______m/s.

图10

（3）甲同学经过认真、规范地操作，得到一条点迹清晰的纸带.他把小车开始运动时打下的点记为O，再依次在纸带上取等时间间隔的1、2、3、4、5、6等多个计数点，可获得各计数点到O的距离s及打下各计数点时小车的瞬时速度v.如图11是根据这些实验数据绘出的v2－s图象.已知此次实验中钩码的总质量为0.015kg，小车中砝码的总质量为0.100kg，取重力加速度g＝9.8m/s2，则由图象可知小车的质量为________kg（结果保留两位有效数字）.

图11

（4）在钩码总质量远小于小车质量的情况下，乙同学认为小车所受拉力大小等于钩码所受重力大小.但经多次实验他发现拉力做的功总是要比小车动能变化量小一些，造成这一情况的原因可能是__________（选填选项前的字母）.

A.滑轮的轴处有摩擦

B.小车释放时离打点计时器太近

C.长木板的右端垫起的高度过高

D.钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力

7.某同学用如图12所示的装置验证机械能守恒定律.一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条.将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v＝

作为钢球经过A点时的速度.记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒.

图12

（1）用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离.

A.钢球在A点时的顶端

B.钢球在A点时的球心

C.钢球在A点时的底端

（2）用ΔEk＝

mv2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图13所示，其读数为________cm.某次测量中，计时器的示数为0.0100s，则钢球的速度为v＝________m/s.

图13

（3）下表为该同学的实验结果：

ΔEp（×10－2J）

4.892

9.786

14.69

19.59

29.38

ΔEk（×10－2J）

5.04

10.1

15.1

20.0

29.8

他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的.你是否同意他的观点？

请说明理由.

（4）请你提出一条减小上述差异的改进建议.

8．如图甲是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示．

（1）OD间的距离为________cm.

（2）图乙是根据实验数据绘出的x-t2图线（x为各计数点至同一起点的距离），斜率表示______________，加速度大小为________m/s2（保留三位有效数字）．

9．某同学设计了以下的实验来验证机械能守恒定律:

在竖直放置的光滑的塑料米尺上套一个磁性滑块m，滑块可沿米尺自由下落．在米尺上还安装了一个连接了内阻很大数字电压表的多匝线框A，线框平面在水平面内，滑块可穿过线框，如图所示．把滑块从米尺的0刻度线处释放，记下线框所在的刻度h和滑块穿过线框时的电压U.改变h，调整线框的位置，多做几次实验，记录各次的h，U.

（1）如果采用图象法对得出的数据进行分析论证，用图线________（选填“Uh”或“U2h”）更容易得出结论．

（2）影响本实验精确程度的因素主要是____________________________（列举一点即可）．

10．在“探究加速度与质量的关系”的实验中

（1）备有器材：

A.长木板；B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C.细绳、小车、砝码;D.装有细砂的小桶；E.薄木板；F.毫米刻度尺．还缺少的一件器材是______________．

（2）实验得到如图（a）所示的一条纸带,相邻两计数点的时间间隔为T；B、C间距s2和D、E间距s4已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为__________．

（3）同学甲根据实验数据画出如图（b）所示a

图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为______kg；（g取10m/s2）

（4）同学乙根据实验数据画出了图（c），从图线可知乙同学操作过程中可能_____________．

11．某兴趣小组的同学看见一本物理书上说“在弹性限度内，劲度系数为k的弹簧，形变量为x时弹性势能为Ep＝

kx2”，为了验证该结论就尝试用“研究加速度与合外力、质量关系”的实验装置（如图甲）设计了以下步骤进行实验．

实验步骤：

A．水平桌面上放一长木板，其左端固定一弹簧，通过细绳与小车左端相连，小车的右端连接打点计时器的纸带；

B．将弹簧拉伸x后用插销锁定，测出其伸长量x；

C．打开打点计时器的电源开关后,拔掉插销解除锁定，小车在弹簧作用下运动到左端；

D．选择纸带上某处的A点测出其速度v；

E．取不同的x重复以上步骤多次，记录数据并利用功能关系分析结论．

实验中已知小车的质量为m，弹簧的劲度系数为k，则：

（1）长木板右端垫一小物块，其作用是_______________________________

_________________________________________；

（2）如图乙中纸带上A点位置应在________（填s1、s2、s3）的段中取；

（3）若Ep＝

kx2成立，则实验中测量出物理量x与m、k、v关系式是x＝________．

12．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ΔtA和ΔtB，求出加速度a；

④多次重复步骤③，求a的平均值

；

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.

（2）物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝________.

（3）动摩擦因数μ可用M、m、

和重力加速度g表示为μ＝_____.

（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”）．

13．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度b，结果如图乙所示，由此读出b＝________mm.

（2）滑块通过B点的瞬时速度可表示为________．

（3）某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk＝________，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝________，在误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEp则可认为系统的机械能守恒．

（4）在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2－d图像如图丙所示，并测得M＝m，则重力加速度g＝________m/s2.

14．某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置：

水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，保持轨道和细线水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动实现平衡摩擦力．

（1）该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？

（回答“是”或“否”）

（2）实验需要用游标卡尺测量挡光板的宽度l，如图2所示，则l＝________mm；

（3）实验获得以下测量数据：

小车（含传感器和挡光板）的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度l，光电门1和光电门2的中心距离x，某次实验过程：

力传感器的读数F，小车通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t1、t2.小车通过光电门2后砝码盘才落地，重力加速度为g.该实验对小车需验证的表达式是_______________________________（用实验中测出的物理量表示）．

15.某研究小组设计了一种“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案.如图18所示，A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽（滑槽末端与桌面相切），B是质量为m的滑块（可视为质点）.

图18

第一次实验，如图（a）所示，将滑槽末端与桌面右端M对齐并固定，让滑块从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P点，测出滑槽最高点距离桌面的高度h、M距离地面的高度H、M与P间的水平距离x1；

第二次实验，如图（b）所示，将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定，让滑块B再次从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P′点，测出滑槽末端与桌面右端M的距离L、M与P′间的水平距离x2.

（1）在第二次实验中，滑块到M点的速度大小为________.（用实验中所测物理量的符号表示，已知重力加速度为g）.

（2）通过上述测量和进一步的计算，可求出滑块与桌面间的动摩擦因数μ，下列能引起实验误差的是________.（选填序号）

A.h的测量B.H的测量

C.L的测量D.x2的测量

（3）若实验中测得h＝15cm、H＝25cm、x1＝30cm、L＝10cm、x2＝20cm，则滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝________.（结果保留1位有效数字）

16．某实验小组利用如图甲所示的实验

装置测量小物块与水平面之间的动摩擦因数μ.粗糙曲面AB固定在水平面上，其与水平面相切于B点，P为光电计时器的光电门，实验时将带有遮光条的小物块m从曲面AB上的某点自由释放，小物块通过光电门P后停在水平面上某点C.已知当地重力加速度为g.

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图乙所示，其读数d＝________cm；

（2）为了测量动摩擦因数，除遮光条宽度d及数字计时器显示的时间t，还需要测量的物理量是________（要写出该物理量的名称和符号），动摩擦因数μ＝________（用上面的量表示）．

17．在“研究平抛物体运动”的实验中（如图1），通过描点画出平抛小球的运动轨迹．

（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有________．

a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平

b．每次小球释放的初始位置可以任意选择

c．每次小球应从同一高度由静止释放

d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接

（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图3中y－x2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________．

（3）图2是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm，A、B两点水平间距Δx为40.0cm.则平抛小球的初速度v0为________m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0cm，则小球在C点的速度vC为________m/s（结果保留两位有效数字，g取10m/s2）．

18．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光板的滑块

，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光板两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光板经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光板的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度b，结果如图乙所示，由此读出b＝________mm.

（2）滑块通过B点的瞬时速度可表示为________．

（3）某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk＝________，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝________，在误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEp则可认为系统的机械能守恒．

（4）在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2－d图像如图丙所示，并测得M＝m，则重力加速度g＝________m/s2.