物理高考模拟力学实验专题.docx

资源描述

物理高考模拟力学实验专题.docx

《物理高考模拟力学实验专题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理高考模拟力学实验专题.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

物理高考模拟力学实验专题.docx

物理高考模拟力学实验专题

2009物理高考模拟：

力学实验专题

1.李明同学在做《互成角度的两个力的合成》实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小如图（a）所示，

（1）试在图（a）中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力．

（2）有关此实验，下列叙述正确的是▲．

（A）两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大

（B）橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力

（C）两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O．这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同

（D）若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可

（3）图（b）所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？

（力F/是用一只弹簧秤拉时的图示）

答：

▲．

（4）在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：

（至少写出两种情况）

答：

▲

▲．

（

（1）

（2）AC（3）张华作的符合实验事实

（4）1、F1的方向比真实方向偏左．2、F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左．3、作图时两虚线不分别与F1线和F2线平行．）

2.某同学在做测定木板与木块间的动摩擦因数的实验时，设计了两种实验方案：

方案A：

木板固定，用弹簧秤拉动木块，如图（a）所示；

方案B：

木块固定，用手拉动木板，如图（b）所示．

除了实验必需的弹簧秤、木板、木块、细线外，该同学还准备了质量为200g的配重若干个．（g=10m/s2）

①上述两种方案中，你认为更合理的方案，原因是；

②该实验中应测量的物理量是；

③该同学在木块上加放配重，改变木块对木板的正压力，记录了5组实验数据，如下表所示：

实验次数

配重（个数）

弹簧秤读数/N

.50

.00

.50

.80

.50

木块重/N

.00

0.00

请根据上述数据画出木块所受摩擦力和压力的关系图象；由图象可求出木板和木块间动摩擦因数是．

（

B；不受木板如何运动的限制

木块的重力、每次拉木板时木块和木板间的摩檫力③如图所示μ=0.25）

3.在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某—点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉像皮条。

某同学认为在此过程中必须注意以下几项：

A．两根细绳必须等长

B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等

E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置

其中正确的是。

（填入相应的字母）

（CE。

（填入相应的字母））

（2）在“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向是____________________。

（2分）

②本实验采用的科学方法是---（）（2分）

A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法

（

（2）①F'②B）

4.在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中，打点计时器接在50HZ的低压交变电源上。

某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出）．从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如图所示，由此可以得到一条表示v-t关系的图线，从而求出加速度的大小．

⑴请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线（作答在右图上），并指出哪个轴相当于v轴？

答：

；

⑵从第一个计数点开始计时，为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？

答：

；

⑶若测得a段纸带的长度为2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，则可求出加速度的大小为m/s2．

（⑴v－t图线如图所示

y轴相当于v轴

⑵b⑶2.0）

5.如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm，则A点处瞬时速度的大小是_____m/s，小车运动的加速度计算表达式为__________，加速度的大小是_____m/s2（计算结果保留两位有效数字）。

（__0.864____m/s、

、__0.64___m/s2）

6.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的低压交流电源。

他经过测量和计算得到打点计时器打下B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度，记录在下面的表格中。

①计算打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的公式为vF=；②根据上面得到的数据，以A点对应的时刻为t=0时刻，在坐标纸上作出小车的速度随时间变化的v－t图线；③由v－t图线求得小车的加速度a=m/s2

（结果保留两位有效数字）。

（

（2）①

②如右图所示

③a=0.42）

（1）一游标卡尺的主尺最小分度为1mm，现用它测量一工件的长度，其读数如图，则读数为_________________mm；

（2）如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置，半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动．在圆形卡纸的旁边安装一个改装了的电火花计时器．

下面是该实验的实验步骤：

Ⅰ．使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触；

Ⅱ．启动电动机，使圆形卡纸转动起来；

Ⅲ．接通电火花计时器的电源，使它工作起来；

Ⅳ．关闭电动机，拆除电火花计时器；研究卡纸上留下的一段痕迹（如图乙所示），写出角速度ω的表达式，代入数据，得出ω的测量值。

①．要得到角速度ω的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是_______

A．秒表B．游标卡尺C．圆规D．量角器

②．写出ω的表达式，并指出表达式中各个物理量的含义：

______________________

___________________________________________________________________________；

③．为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠，在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时，可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。

则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，如图丙所示。

这对测量结果有影响吗？

___________________。

（选填“有影响”或“没有影响”）

理由是：

__________________________________________________________________。

（

（1）100.2mm

（2）①．D②

，θ是n个点对应的圆心角，t是电火花计时器的打点时间间隔；③．没有影响，电火花计时器向卡纸中心移动时不影响角度的测量）

8.某同学用如图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50Hz。

在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如题图所示。

　　该同学用两种方法处理数据（T为相邻两计数点的时间间隔）：

方法A：

由

……，

取平均值g=8.667m/s2;

方法B：

由

取平均值g=8.673m/s2。

（1）从实验装置看,该同学所用交流电的电压为_________伏特,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是___________________________________.

（2）从数据处理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，对实验结果起作用的，方法A中有__________;方法B中有_______________________________。

因此，选择方法___________（A或B）更合理，这样可以减少实验的__________（系统或偶然）误差。

（3）本实验误差的主要来源有______________________________________（试举出两条）。

（

（1）从实验装置看,该同学所用交流电的电压为_220伏特,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是_先接通电源后释放纸带

（2）从数据处理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，对实验结果起作用的，方法A中有_S1、S6;方法B中有S1、S2、S3、S4、S5、S6。

因此，选择方法_B（A或B）更合理，这样可以减少实验的_偶然（系统或偶然）误差。

（3）本实验误差的主要来源有（试举出两条）.

重物下落过程中受到阻力；S1、S2、S3、S4、S5、S6长度测量；

交流电频率波动；数据处理方法等。

）

（1）某小组在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到一条打点的纸带，相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，写出计算加速度的表达式：

_____________________。

（2）另一小组在该实验中得到了如下一组实验数据：

F/N

0.196

0.294

0.392

0.490

0.588

a（m·s-2）

0.25

0.58

0.90

1.20

1.53

①请在图示的坐标中画出a——F的图线

②从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是（填字母序号）

A．实验中没有平衡摩擦力B．实验中摩擦力平衡不够

C．实验中摩擦力平衡过度D．实验中小车质量发生变化

（

（1）a=[（x4+x5+x6）—（x1+x2+x3）]/9T2

（2）①

②AB）

10.在探究“牛顿第二定律”时，某小组设计双车位移比较法来探究加速度与力的关系．实验装置如图所示，将轨道分上下双层排列，两小车后的刹车线穿过尾端固定板，由安装在后面的刹车系统同时进行控制（未画出刹车系统）．通过改变砝码盘中的砝码来改变拉力大小．通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小，是因为位移与加速度的关系式为．已知两车质量均为200g，实验数据如表中所示：

实验次数

小车

拉力F/N

位移s/cm

拉力比F甲/F乙

位移比s甲/s乙

甲

0.1

22.3

0.50

0.51

乙

0.2

43.5

甲

0.2

29.0

0.67

乙

0.3

43.0

甲

0.3

41.0

0.75

0.74

乙

0.4

55.4

分析表中数据可得到结论：

_____________________________________________．

该装置中的刹车系统的作用是_________________________________．

为了减小实验的系统误差，你认为还可以进行哪些方面的改进？

（只需提出一个建议即可）_______________________________________________________．

（

（2）

；在实验误差范围内当小车质量保持不变时，由于

说明

；控制两车同时运动和同时停止；调整两木板平衡摩擦力（或使砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量等））

11.某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图a为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重量，小车运动加速度a可用纸带上点求得．

（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2．（保留二位有效数字）

（2）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m数据如下表：

次数

小车加速度a/m·s－2

1.98

1.72

1.48

1.25

1.00

0.75

0.48

0.50

0.30

小车质量m/kg

0.25

0.29

0.33

0.40

0.50

0.71

0.75

1.00

1.67

根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图c方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线．（如有需要，可利用上表中空格）

（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图d，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．

答：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　．

（

（1）3.2m/s2

（2）见右图

（3）实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分

12.某同学设计了一个探究加速度与物体所受合外力F及质量M的关系实验。

图12为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板。

若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的

数据如表1所示。

表1

次数

小车加速度a/（m•s-2）

1.98

1.48

1.00

0.67

0.50

小车质量M/kg

0.25

0.33

0.50

0.75

1.00

质量倒数

/kg-1

4.00

3.00

2.00

1.33

1.00

根据表1数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图13所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线。

从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是。

某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作小车的合外力F，作出a－F图线如图14所示，试分析图线不过原点的原因是，图线上部弯曲的原因是。

在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做法。

（

（2）

图线如答图2所示；

（或：

a与M成反比）

平衡摩擦力时木板倾角太大；

没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量M。

控制变量）

13.用铁架台将长木板倾斜支在水平桌面上，在长木板上安放两个光电门A、 B，在一木块上粘一宽度为△的遮光条．让木块从长木板的顶端滑下，依次经过A、 B两光电门，光电门记录的时间分别为△t1和△t2．实验器材还有电源、导线、开关和米尺（图中未画出）．

（1）为了计算木块运动的加速度，还需测量的物理量是

（用字母表示）；用题给的条件

和你再测量的物理量表示出加速度a=；

（2）为了测定木块与长木板间的动摩擦因数，

还需测量的物理量有

（用字母表示）；用加速度a，重力加速度g，

和你再测量的物理量表示出动摩擦因数μ=.

（

（1）两光电门间的距离d

（2）

（3）长木板的总长度L，长木板的顶端距桌面的竖直高度h

（4）

）

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所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．

若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：

（1）你认为还需要的实验器材有．

（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是，实验时首先要做的步骤是．

（3）在

（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1

（

（1）天平，刻度尺

（2）沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力

（3）

）

15.如图所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.

（1）除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有；

（2）实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是；

（3）每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的部分进行测量；

（4）下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；

橡皮筋做的功

10个间隔的距离S（m）

10个间隔的时间T（s）

小车获得的速度vn（m/s）

小车速度的平方vn2（m/s）2

0.200

0.2

0.280

0.2

0.300

0.2

0.400

0.2

0.450

0.2

（5）从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn∝.请你运用数据表中测定的数据在下图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性；

（6）若在实验中你做出的图线与理论的推测不完全一致，你处理这种情况的做法是：

（

（1）刻度尺;

（2）把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力

（3）点距均匀（1分）

（4）2W、3W、4W、5W

（5）v2；图像

（6）分析误差来源或改进试验方案或测量手段，重新进行试验）

16.科学规律的发现离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和实验探究。

下面我们追寻科学家的研究足迹用两种方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系。

Ⅰ．理论探究：

甲

根据牛顿运动定律和有关运动学公式，推导在恒定合外力的作用下，功与物体动能变化间的关系，请在答题纸上对应位置写出你的推导过程。

Ⅱ．实验探究：

①某同学的实验方案如图乙所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中还应该采取的两项措施是：

a．_______▲___；b．_▲____；

②如图丙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T。

距离如图。

则打C点时小车的速度为▲；要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有▲。

（Ⅰ推导：

牛顿第二定律得F合＝ma，由运动学公式得v22－v12=2ax，由功的定义式

W合＝F合x，三式联立得W合＝

Ⅱ①a.平衡摩擦力b.钩码的重力远小于小车的总重力②

，钩码的重力和小车的总质量）

17.

（1）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置．实验步骤如下：

把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器

改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力

用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连

接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点

测出s、s1、s2（如图乙所示），查得打点周期为T．

判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是_______；

本实验还需直接测量的物理量是：

______________________．（并用相应的符号表示）

探究结果的表达式是__________________________________．（用相应的符号表示）

（纸带上点迹间距相等，小车的质量M、砂桶的质量m

）

18.用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。

实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。

重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）（4分）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A.按照图示的装置安装器件；

B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；

C.用天平测出重锤的质量；

D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；

E.测量纸带上某些点间的距离；

F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否

等于增加的动能。

其中没有必要进行的或者操作不当的步骤，将其选项对应的

字母填在下面的空行内，并说明其原因。

答：

，

（2）（3分）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。

如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A距起始点O的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a＝_________。

（3）（5分）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小。

若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是_______。

试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F＝_______。

（①步骤B是错误的。

应该接到电源的交流输出端。

步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。

步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去。

②

③重锤的质量m，

）

19.在“验证机械能守恒定律”的实验中，

（1）选出一条纸带如图所示，其中O点为起始点（速度为零），A、B、c为三个计数点，打点计时器通以50Hz交流电，用最小刻度为mm的刻度尺，测得OA=11．13cm，OB：

=17．69cm，

展开阅读全文