高考试题分类汇编之《力学实验》.docx
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高考试题分类汇编之《力学实验》
2008年高考试题分类汇编之《力学实验》
（全国卷1）Ⅰ.（6分）如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律。
（1）若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量，则需要测量的物理量有_________。
①物块的质量m1、m2；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③物块B下落的距离及下落这段距离所用的时间；
④绳子的长度。
（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：
①绳的质量要轻；
②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；
③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
④两个物块的质量之差要尽可能小。
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_________。
（3）写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：
______________________________________________________________________________。
答案：
（1）①②或①③；
（2）①③；（3）例如：
“对同一高度进行多次测量取平均值”，“选取受力后相对伸长尽量小的绳子”等等。
解析：
（1）通过连结在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连结在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故不需要测量绳子的长度和B上升的距离及时间。
（2）如果绳子质量不能忽略，则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物体的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；绳子长度和两个物块质量差应适当。
（3）多次取平均值可减少测量误差，绳子伸长量尽量小，可减少测量的高度的准确度。
【考点】验证机械能守恒
【点评】此题为一验证性实验题。
要求根据物理规律选择需要测定的物理量，运用实验方法判断如何减小实验误差。
掌握各种试验方法是解题的关键。
（全国卷2）
（1）（5分）某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，测微器的示数如图所示，该铜丝的直径为__________mm．
【答案】4.953
【解析】螺旋测微器固定刻度部分读数为4.5mm，可动刻度部分读数为0.093mm，所以所测铜丝直径为4.593mm。
【考点】螺旋测微器的读数
【点评】螺旋测微器的读数是高考常考点，采用“固定刻度+可动刻度=读数”的方法进行。
（北京卷）
（2）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k。
做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。
当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2;……;挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2。
①下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是和．
测量记录表：
代表符号
L0
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
刻度数值/cm
1．70
3．40
5．10
8．60
10．3
12．1
②实验中，L3和L2两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。
③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：
。
请你给出第四个差值：
dA=＝cm。
④根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量
。
用d1、d2、d3、d4
表示的式子为：
＝，
代入数据解得
＝cm。
⑤计算弹簧的劲度系数k＝N/m。
（g取9．8m/s2）
（2）①l5；l6；②6.85（6.84-6.86）；14.05（14.04-14.06）；
③l7－l3；7.20（7.18-7.22）；④
【答案】
（2）①L5L6②6.85（6.84-6.86）14.05（14.04-14.06）③
7.20（7.18-7.22）④
1.75⑤28
【解析】读数时应估读一位，所以其中L5、L6两个数值在记录时有误。
根据实验原理可得后面几问的结果。
【考点】探究弹力和弹簧伸长的关系
【点评】此题考查了基本仪器（刻度尺）的使用，以及基本试验方法（逐差法）的应用。
这是高中物理实验的基本能力的考查，值得注意。
（天津卷）22.（16分）
（1）用螺旋测微器测量金属导线的直径，其示数如图所示，该金属导线的直径为mm。
（1）1.880（1.878－1.882均正确）（每空2分）
【解析】题目考查螺旋测微器的读数
螺旋测微器的读数方法是1、先读固定尺上的读数为1.5mm,
2、读可动刻度为38.0与精确度0.01相乘得到0.380mm，
3、固定读数与可动读数相加即为最终结果，1.5mm＋0.380mm=1.880mm
（天津卷）（3）某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L一T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图所示。
他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g=。
请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将。
（填“偏大”、“偏小”或“相同”）
【答案】
相同
【解析】题目考查了用单摆测重力加速度
设A、B的摆线长为LA和LB，摆线到重心的距离为L1，所以A、B的两处的摆长分别为LA＋L1和LB＋L1，根据周期公式
得
则
（1）
（2）
（2）－
（1）得
从式子中可以看出，最终的结果与重心的位置无关，所以不影响g值的测量。
（四川卷）I．（9分）一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动。
盘边缘上固定一竖直的挡光片。
盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图1所示。
图2为光电数字计时器的示意图。
光源A中射出的光可照到B中的接收器上。
若A、B间的光路被遮断，显示器C上可显示出光线被遮住的时间。
挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图3所示。
圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图4所示。
由图可知，
（l）挡光片的宽度为_____________mm。
（2）圆盘的直径为_______________cm。
（3）若光电数字计时器所显示的时间为50.0ms，则圆盘转动的角速度为_______弧度/秒（保留3位有效数字）。
解析：
I由螺旋测微器与游标卡尺的读数规则可得两者的读数．
mm，
mm=24.220cm．
圆盘转动的角速度为
，而
，综合两式并代入数据可得：
rad/s．
（江苏卷）lO．（8分）某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与截面积的关系，选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：
（1）用螺旋测微器测量某一导线的直径如下图所示．读得直径d＝ ｍｍ．
解析：
外径千分尺读数先可动刻度左边界露出的主刻度L，如本题为1mm，再看主尺水平线对应的可动刻度n，如本题为20.0，记数为L+n×0.01=1+20.0×0.01=1.200mm。
注意的是读L时，要看半毫米刻度线是否露出，如露出，则记为1.5或2.5等。
（江苏卷）11．（10分）某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。
将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s．
（1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2＝ （用H、h表示）．
（2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：
h（10－１m）
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
s2（10－１ｍ２）
2.62
3.89
5.20
6.53
7.78
请在坐标纸上作出s2--h关系图．
（3）对比实验结果与理论计算得到的s2--h关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率（填“小于”或“大于”）理论值．
（4）从s2--h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是．
答案：
（1）4Hh
（2）见图
（3）小于（4）摩擦，转动（回答任一即可）
解析：
（1）根据机械能守恒，可得离开轨道时速度为
，由平抛运动知识可求得时间为
，可得
.
（2）依次描点，连线，注意不要画成折线。
（3）从图中看，同一h下的s2值，理论值明显大于实际值，而在同一高度H下的平抛运动水平射程由水平速率决定，可见实际水平速率小于理论速率。
（4）由于客观上，轨道与小球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小。
小球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于“理论”速率（这一点，可能不少同学会考虑不到）。
（重庆卷）
（1）某实验小组拟用如题22图1所示装置研究滑块的运动.实验器材有滑块、钩码、纸带、米尺、带滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等.实验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向摆动，漏斗漏出的有色液体在纸带带下留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置.
①在题22图2中，从纸带可看出滑块的加速度和速度方向一致.
②用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有：
、（写出2个即可）.
答案：
（1）
①B
②摆长测量、漏斗重心变化、液体痕迹偏粗、阻力变化……
解析：
本题考查匀加速运动和单摆的运动，本题中等难度题目。
要使速度和加速度方向相同，则只有B，因为B中相等时间内纸带运动的距离越来越大。
用该方法测量加速度的误差主要来源有：
摆长的测量。
漏斗重心的变化，液体痕迹偏粗、阻力变化等。
（宁夏卷）Ⅱ.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。
实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。
打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。
开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。
（1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：
0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。
根据图中数据计算的加速度a=（保留三位有效数字）。
（2）回答下列两个问题：
①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有。
（填入所选物理量前的字母）
A.木板的长度lB.木板的质量m1
C.滑块的质量m2D.托盘和砝码的总质量m3
E.滑块运动的时间t
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是。
（3）滑块与木板间的动摩擦因数
＝（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）.与真实值相比，测量的动摩擦因数（填“偏大”或“偏小”）。
写出支持你的看法的一个论据：
。
答案：
（1）0.495~0.497m/s2
（2）①CD（1分）
（3）
解析：
对纸带的研究直接利用逐差法取平均值计算加速度。
（上海卷）17．（6分）在“用单摆测重力加速度”的实验中，
（1）某同学的操作步骤为：
a．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上
b．用米尺量得细线长度l
c．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球
d．用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期T＝t/n
e．用公式
计算重力加速度
按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比＿＿＿（选填“偏大”、“相同”或“偏小”）。
（2）已知单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为
，式中T0为摆角趋近于0°时的周期，a为常数。
为了用图像法验证该关系式，需要测量 的物理量有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；若某同学在实验中得到了如图所示的图线，则图像中的横轴表示＿＿＿＿＿＿。
【答案】：
（1）偏小
（2）T′（或t、n）、θ，T′
【解析】：
单摆摆长为摆线长度与小球半径之和，因该同学将偏小的摆长代入公式计算，所得重力加速度的测量值偏小于实际值；为验证该关系式，需要测量单摆在任意摆角θ时的周期T′，根据公式与图像的函数关系式可推导得到摆角θ=0时横轴的截距为T0。
（海南卷）13、某同学用螺旋测微器测量一金属丝的直径，测微器的示数如图所示，该金属丝直径的测量值为mm．
【答案】：
2.793（2.791～2.795mm之间均可）
【解析】：
测量值读数为2.5mm＋0.01mm×29.3=2.793mm。
（广东卷）
16．（13分）某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率为50Hz．
（1）实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，，，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作。
（2）图是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到0的距离5及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．
（3）在上车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，做正功，
做负功．
（4）实验小组根据实验数据绘出了图中的图线（其中Δv2=v2-v20）,根据图线可获得的结论是．要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力是．
表1纸带的测量结果
测量点
S/cm
r/（m·s-1）
0
0.00
0.35
A
1.51
0.40
B
3.20
0.45
C
D
7.15
0.54
E
9.41
0.60
【答案】
（1）
接通电源、释放小车断开开关
（2）5．060．49（3）钩砝的重力小车受摩擦阻力
（4）小车初末速度的平方差与位移成正比小车的质量
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