高考物理分類題庫7 力學(xué)實驗.doc

圓學(xué)子夢想 鑄金字品牌溫馨提示： 此題庫為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，關(guān)閉Word文檔返回原板塊。 考點7 力學(xué)實驗1. (2013福建高考)在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中(裝置如圖甲):下列說法哪一項是正確的()A.平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上B.為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量C.實驗時,應(yīng)使小車靠近打點計時器由靜止釋放圖乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分,選取O、A、B、C計數(shù)點,已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz,則打B點時小車的瞬時速度大小為m/s(保留三位有效數(shù)字)?！窘忸}指南】解答本題時應(yīng)明確該實驗原理和利用紙帶測瞬時速度的方法?！窘馕觥科胶饽Σ亮Φ脑砭褪窃跊]有拉力的情況下調(diào)整斜面傾角,使=tan,A錯;為減小系統(tǒng)誤差應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,B錯;實驗時使小車靠近打點計時器能充分利用紙帶,由靜止釋放則后面點測出的動能即等于該過程的動能變化量,便于利用實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行探究,故選C。據(jù)vB=0.653m/s可得打B點時小車的瞬時速度?！敬鸢浮緾0.6532. (2013廣東高考)(1)研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖甲所示,其中斜面傾角可調(diào)。打點計時器的工作頻率為50 Hz。紙帶上計數(shù)點的間距如圖乙所示,其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出。部分實驗步驟如下:A.測量完畢,關(guān)閉電源,取出紙帶。B.接通電源,待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車。C.將小車?？吭诖螯c計時器附近,小車尾部與紙帶相連。D.把打點計時器固定在平板上,讓紙帶穿過限位孔。上述實驗步驟的正確順序是:(用字母填寫)。圖乙中標(biāo)出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=s。計數(shù)點5對應(yīng)的瞬時速度大小計算式為v5=。為了充分利用記錄數(shù)據(jù),減小誤差,小車加速度大小的計算式應(yīng)為a=?！窘忸}指南】解答本題時應(yīng)從以下兩點進(jìn)行分析:(1)熟悉利用打點計時器研究勻變速直線運動的操作步驟。(2)明確研究勻變速直線運動的原理?！窘馕觥繉嶒灥牟僮鞑襟E應(yīng)先安裝實驗器材,再接通電源進(jìn)行實驗,完成實驗,關(guān)閉電源,取出紙帶,故正確的操作順序為D、C、B、A。相鄰兩連續(xù)點的時間間隔T=0.02s5=0.1 s。計數(shù)點5為4和6的中間時刻,故v5=。為減小誤差,可充分利用數(shù)據(jù),據(jù)s4-s1=3aT2,s5-s2=3aT2,s6-s3=3aT2,聯(lián)立求得平均加速度a=。【答案】D、C、B、A0.1 3. (2013大綱版全國卷)測量小物塊Q與平板P之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置如圖所示。AB是半徑足夠大的、光滑的四分之一圓弧軌道,與水平固定放置的P板的上表面BC在B點相切,C點在水平地面的垂直投影為C。重力加速度大小為g。實驗步驟如下:用天平稱出物塊Q的質(zhì)量m;測量出軌道AB的半徑R、BC的長度L和CC的長度h;將物塊Q在A點從靜止釋放,在物塊Q落地處標(biāo)記其落地點D;重復(fù)步驟,共做10次;將10個落地點用一個盡量小的圓圍住,用米尺測量圓心到C的距離s。(1)用實驗中的測量量表示:(i)物塊Q到達(dá)B點時的動能EkB=;(ii)物塊Q到達(dá)C點時的動能EkC=;(iii)在物塊Q從B運動到C的過程中,物塊Q克服摩擦力做的功Wf=;(iv)物塊Q與平板P之間的動摩擦因數(shù)=。(2)回答下列問題:(i)實驗步驟的目的是。(ii)已知實驗測得的值比實際值偏大,其原因除了實驗中測量量的誤差之外,其他的可能是。(寫出一個可能的原因即可)【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下兩點進(jìn)行分析:(1)熟練應(yīng)用動能定理分析動能變化和做功問題。(2)根據(jù)平拋運動的特點分析水平速度和豎直速度?！窘馕觥?1)(i)由動能定理可得EkB=mgR。(ii)從C到D物塊做平拋運動豎直方向上:h=gt2水平方向上:s=vCt解得vC=,故EkC=mv2C =。(iii)根據(jù)動能定理得:從B到C-Wf=EkC-EkB故Wf=mgR-,克服摩擦力做功Wf=Wf=mgR-。(iv)由Wf=mgL得:=(2)(i)實驗步驟是重復(fù)步驟,目的是多次測量減小實驗誤差。(ii)產(chǎn)生的誤差可能是圓弧軌道存在誤差(或接縫B處不平滑等)【答案】(1)(i)mgR(ii) (iii)mgR- (iv) (2)(i)減小實驗結(jié)果的誤差(ii)圓弧軌道存在誤差(或接縫B處不平滑等)4. (2013四川高考)如圖甲所示,某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實驗思想、原理及操作,進(jìn)行“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實驗:為達(dá)到平衡阻力的目的,取下細(xì)繩及托盤,通過調(diào)整墊片的位置,改變長木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做運動。連接細(xì)繩及托盤,放入砝碼,通過實驗得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點,選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G。實驗時小車所受拉力為0.2N,小車的質(zhì)量為0.2kg。請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化Ek,補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點后第四位)。OBOCODOEOFW/J0.043 20.057 20.073 40.091 5Ek/J0.043 00.057 00.073 40.090 7分析上述數(shù)據(jù)可知:在實驗誤差允許的范圍內(nèi)W=Ek,與理論推導(dǎo)結(jié)果一致。實驗前已測得托盤質(zhì)量為7.710-3kg,實驗時該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為kg(g取9.8m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點后第三位)?！窘忸}指南】解答本題時應(yīng)注意理解以下三點:(1)平衡摩擦力的措施;(2)計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化Ek,并進(jìn)行比較;(3)小車所受的拉力等于托盤和砝碼的重力之和?！窘馕觥堪验L木板的一側(cè)墊高,以補(bǔ)償打點計時器對小車的阻力及其他阻力;調(diào)節(jié)長木板的傾斜度,使小車在不受牽引力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動。從點O到點F小車所受合外力做的功W=FxOF=0.255.7510-2J=0.111 5 J小車在點F的速度大小m/s=1.051 m/s,所以從點O到點F小車動能的變化Ek。設(shè)托盤中的砝碼質(zhì)量為m,托盤質(zhì)量m0=7.710-3kg,小車所受的拉力等于托盤和砝碼的重力之和,即F=(m0+m)g,解得:m=-m0=(-7.710-3)kg=0.013 kg?！敬鸢浮?勻速直線(或勻速)0.11150.1105 0.0135. (2013天津高考)某實驗小組利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。下列做法正確的是()A.調(diào)節(jié)滑輪的高度,使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C.實驗時,先放開木塊再接通打點計時器的電源D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時,不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力,應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室,各取一套圖示的裝置放在水平桌面上,木塊上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關(guān)系,分別得到圖中甲、乙兩條直線,設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙,甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為甲、乙,由圖可知,m甲m乙,甲乙。(選填“大于”“小于”或“等于”)【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下三點進(jìn)行分析:(1)小車的合外力由誰來提供;(2)根據(jù)牛頓第二定律的公式分析繩子的拉力和砝碼及砝碼桶的總重力在什么條件下近似相等;(3)根據(jù)牛頓第二定律找出加速度a與合外力F的關(guān)系式,并根據(jù)圖像中斜率和截距的物理意義求解?！窘馕觥窟xA、D。木塊下滑時,受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,應(yīng)該使細(xì)繩與長木板平行且使重力的下滑分量mgsin等于摩擦力mgcos,即mgsin=mgcos(其中為木板的傾角),故平衡摩擦力時,不能懸掛砝碼桶,A正確,B錯誤;由平衡摩擦力的公式可知兩邊的質(zhì)量m可以消去,故改變木塊上的砝碼的質(zhì)量時,木塊及其上砝碼的總重力的下滑力仍能和總的摩擦力抵消,不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度,故D正確;通過紙帶求木塊加速度,要求打點計時器在紙帶上打出足夠多的點,這就要求將木塊放在靠近打點計時器的位置,并且先接通打點計時器,待打點穩(wěn)定后再釋放小車,故選項C錯誤。實驗中平衡好摩擦力后,繩的拉力提供木塊的合外力即F=ma;砝碼桶及桶內(nèi)砝碼與木塊運動的速度相等,由牛頓第二定律得mg-F=ma,兩式聯(lián)立得mg=(m+m)a,當(dāng)mm時,m+mm,mgma即當(dāng)mm時,砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力近似等于木塊運動時受到的拉力,提供木塊的合外力,故應(yīng)選填“遠(yuǎn)小于”。實驗中如果沒有平衡摩擦,對木塊進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律F-mg=ma,得a=1mF-g,即a-F圖像中,斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)1m,a軸上的截距的絕對值表示g,結(jié)合圖可得m甲乙。【答案】A、D遠(yuǎn)小于小于大于6. (2013新課標(biāo)全國卷)圖甲為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖。實驗步驟如下:用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m;用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d;用米尺測量兩光電門之間的距離s;調(diào)整輕滑輪,使細(xì)線水平;讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間tA和tB,求出加速度a;多次重復(fù)步驟,求a的平均值a;根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)?；卮鹣铝袉栴}:(1)測量d時,某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為cm。(2)物塊的加速度a可用d、s、tA和tB表示為a=。(3)動摩擦因數(shù)可用M、m、a和重力加速度g表示為=。(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)?！窘忸}指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行:(1)正確讀出20等份游標(biāo)卡尺的讀數(shù);(2)用遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B的平均速度表示A、B位置的瞬時速度,再由速度位移公式求加速度;(3)對遮光片、物塊和重物根據(jù)牛頓第二定律列方程求動摩擦因數(shù)?！窘馕觥?1)20等份游標(biāo)卡尺的精確度為0.05mm,主尺讀數(shù)0.9 cm,游標(biāo)讀數(shù)=120.005 cm=0.060 cm,所以游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為0.960cm。(2)遮光片經(jīng)過光電門A和B的平均速度分別表示A、B位置的瞬時速度,vA=,vB=,又由速度位移公式得:a=。(3)對遮光片、物塊和重物由牛頓第二定律得:F-Mg=M,mg-F=m,即mg-Mg=(M+m),所以=。(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平,由此引起的誤差是實驗原理不完善引起的系統(tǒng)誤差?！敬鸢浮?1)0.960 (2) (3) (4)系統(tǒng)誤差7. (2013新課標(biāo)全國卷)某同學(xué)利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究:一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一小球接觸而不固連:彈簧處于原長時,小球恰好在桌面邊緣,如圖甲所示。向左推小球,使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放,小球離開桌面后落到水平地面。通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。回答下列問題: (1)本實驗中可認(rèn)為,彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時的動能Ek相等。已知重力加速度大小為g。為求得Ek,至少需要測量下列物理量中的()A.小球的質(zhì)量mB.小球拋出點到落地點的水平距離sC.桌面到地面的高度hD.彈簧的壓縮量xE.彈簧原長l0(2)用所選取的測量量和已知量表示Ek,得Ek=。(3)圖乙中的直線是實驗測量得到的s-x圖線。從理論上可推出,如果h不變,m增加,s-x圖線的斜率會(選填“增大”“減小”或“不變”);如果m不變,h增加,s-x圖線的斜率會(選填“增大”“減小”或“不變”)。由圖乙中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知,Ep與x的次方成正比。【解題指南】解答本題應(yīng)理解以下兩點:(1)彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能;(2)小球做平拋運動過程,水平方向為勻速直線運動,豎直方向為自由落體運動?！窘馕觥?1)彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep=Ek=mv2,小球以初速度v做平拋運動,s=vt,h=gt2,聯(lián)立方程得Ep=,由此可知,需要測量m、s、h,選項A、B、C正確。(2)用所選取的測量量和已知量表示Ek,得Ek=。(3)彈性勢能的大小與彈簧壓縮量x有關(guān),由s-x圖線可知,s與x成正比,即s=kx;所以Ep=,Ep與x的2次方成正比,即Ep=k(x)2=,所以有,由此可知,如果h不變,m增加,s-x圖線的斜率會減小;如果m不變,h增加,s-x圖線的斜率會增大?！敬鸢浮?1)A、B、C (2) (3)減小增大28.(2013浙江高考)如圖所示,裝置甲中掛有小桶的細(xì)線繞過定滑輪,固定在小車上;裝置乙中橡皮筋的一端固定在導(dǎo)軌的左端,另一端系在小車上。一同學(xué)用裝置甲和乙分別進(jìn)行實驗,經(jīng)正確操作獲得兩條紙帶和,紙帶上的a、b、c均為打點計時器打出的點。(1)任選一條紙帶讀出b、c兩點間距離為;(2)任選一條紙帶求出c、e兩點間的平均速度大小為,紙帶和上c、e兩點間的平均速度(選填“大于”“等于”或“小于”);(3)圖中(填選項)A.兩條紙帶均為用裝置甲實驗所得B.兩條紙帶均為用裝置乙實驗所得C.紙帶為用裝置甲實驗所得,紙帶為用裝置乙實驗所得D.紙帶為用裝置乙實驗所得,紙帶為用裝置甲實驗所得【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行:(1)會求兩點間的距離,特別是起點不是零刻度的計算方法;(2)會比較平均速度的大小。【解析】(1)紙帶中b點的坐標(biāo)為3.95 cm,c點的坐標(biāo)為6.05 cm,則b、c兩點間的距離為2.10 cm;紙帶中b點的坐標(biāo)為4.20 cm,c點的坐標(biāo)為6.50 cm,則b、c兩點間的距離為2.30 cm。(2)紙帶中c、e兩點間的距離為4.50 cm,c、e兩點間的平均速度大小等于兩點間的距離除以時間0.04 s,c、e兩點間的平均速度大小為1.13 m/s;紙帶中c、e兩點間的距離為5.00 cm,c、e兩點間的平均速度大小等于兩點間的距離除以時間0.04 s,c、e兩點間的平均速度大小為1.25 m/s;經(jīng)比較,紙帶和上c、e兩點間的平均速度小于。(3)兩條紙帶所做的運動不同,甲中小車做勻加速直線運動,乙中小車先做變加速直線運動,后做勻速直線運動,由紙帶可知相鄰點之間的間隔逐漸增大,由紙帶可知相鄰點之間的間隔先逐漸增大,到c點之后間隔不變,所以紙帶為裝置甲實驗所得,紙帶為裝置乙實驗所得。故A、B、D錯誤,C正確。【答案】(1)2.10 cm(或2.30 cm)(2)1.13 m/s(或1.25 m/s)小于(3)C9. (2013江蘇高考)某興趣小組利用自由落體運動測定重力加速度,實驗裝置如圖所示。傾斜的球槽中放有若干個小鐵球,閉合開關(guān)K,電磁鐵吸住第1個小球。手動敲擊彈性金屬片M,M與觸頭瞬間分開,第1個小球開始下落,M迅速恢復(fù),電磁鐵又吸住第2個小球。當(dāng)?shù)?個小球撞擊M時,M與觸頭分開,第2個小球開始下落這樣,就可測出多個小球下落的總時間。(1)在實驗中,下列做法正確的有()A.電路中的電源只能選用交流電源B.實驗前應(yīng)將M調(diào)整到電磁鐵的正下方C.用直尺測量電磁鐵下端到M的豎直距離作為小球下落的高度D.手動敲擊M的同時按下秒表開始計時(2)實驗測得小球下落的高度H=1.980m,10個小球下落的總時間T=6.5s?？汕蟪鲋亓铀俣萭=m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)在不增加實驗器材的情況下,請?zhí)岢鰷p小實驗誤差的兩個辦法。(4)某同學(xué)考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時間t磁性才消失,因此,每個小球的實際下落時間與它的測量時間相差t,這導(dǎo)致實驗誤差。為此,他分別取高度H1和H2,測量n個小球下落的總時間T1和T2。他是否可以利用這兩組數(shù)據(jù)消除t對實驗結(jié)果的影響?請推導(dǎo)說明?！窘忸}指南】小球做自由落體運動,對應(yīng)的位移公式為H=gt2。由公式能求解重力加速度,為了減小誤差,采用多次測量求平均值的方法。【解析】(1)選B、D。電磁鐵可以使用交流電或直流電。小型電磁鐵一般使用直流電,A項錯誤;為保證小球下落能把觸頭斷開,M應(yīng)調(diào)整到電磁鐵的正下方,B項正確;電磁鐵下端到M的豎直距離,再減去一個小球的直徑,即為小球下落的高度,C項錯誤;手動敲擊M的同時按下秒表開始計時,D項正確。(2)根據(jù)H=gt2,則有g(shù)=1.98020.652m/s2=9.4m/s2。(3)增加小球下落的高度;多次重復(fù)實驗,結(jié)果取平均值。(4)由H1=g(-t)2和H2=g(-t)2,可得g=2n2(H1-H2)2(T1-T2)2,因此可以消去t的影響?！敬鸢浮?1)B、D(2)9.4(3)增加小球下落的高度;多次重復(fù)實驗,結(jié)果取平均值。(其他答案只要合理也可)(4)見解析10.(2013上海高考)如圖,研究平拋運動規(guī)律的實驗裝置放置在水平桌面上,利用光電門傳感器和碰撞傳感器可測得小球的水平初速度和飛行時間,底板上的標(biāo)尺可以測得水平位移。保持水平槽口距底板高度h=0.420m不變。改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置,測出小球做平拋運動的初速度v0、飛行時間t和水平位移d,記錄在表中。(1)由表中數(shù)據(jù)可知,在h一定時,小球水平位移d與其初速度v0成關(guān)系,與無關(guān)。v0/ms-10.7411.0341.3181.584t/ms292.7293.0292.8292.9d/cm21.730.338.646.4(2)一位同學(xué)計算出小球飛行時間的理論值t理=s=289.8ms,發(fā)現(xiàn)理論值與測量值之差約為3ms。經(jīng)檢查,實驗及測量無誤,其原因是。(3)另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后,另做了這個實驗,竟發(fā)現(xiàn)測量值t依然大于自己得到的理論值t理,但二者之差在37ms之間,且初速度越大差值越小。對實驗裝置的安裝進(jìn)行檢查,確認(rèn)斜槽槽口與底座均水平,則導(dǎo)致偏差的原因是。【解題指南】解答本題時應(yīng)注意實際物體在平拋下落時受重力和空氣阻力作用,加速度小于g?！窘馕觥?1)由表中數(shù)據(jù)可知,在h一定時,小球水平位移d與其初速度v0成正比關(guān)系,與h無關(guān)。(2)計算小球飛行時間的理論值t理=s=289.8ms中,g不能取值10m/s2,應(yīng)該取值g=9.8m/s2,這樣計算出的t理=292.8ms。(3)導(dǎo)致偏差的原因是水平槽口距底板高度h較大,小球飛行時受到空氣阻力作用?！敬鸢浮?1)正比h(2)g取值10m/s2偏大(3)水平槽口距底板高度h較大,小球飛