高考物理二轮复习 力学实验专题突破.docx
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高考物理二轮复习力学实验专题突破
2012高考物理二轮复习---力学实验专题突破
1小张利用教材上“验证机械能守恒定律”的实验装置,将重物连接在穿过打点计时器限位孔的纸带上，让重物无初速度下落来研究重物的运动情况和测量当地的重力加速度直。
他按正确的操作打下并选得纸带如图所示，其中O是起始点，A到E之间的各点是打点计时器连续打下的各个点。
已知打点频率为f，该同学测得O到A、C、E各点的距离分别为d1,d2,d3
①打点计时器打D点时.重物的速度大小是___________。
②测得的重力加速度大小是________。
1
2、（4分）如右上图所示，是用落体法验证机构能守恒定律的实验装置，请回答下列问题：
①从下列器材中选出实验所必需的，其编号为A．打点计时器（含纸带）；
B．重锤；
C．天平；
D．毫米刻度尺；
E．秒表
②实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器的摩擦阻力，使重锤获得的动能往往它所减小的重力势能（填“大于”、“小于”或“等于”）
2
（1）ABD
（2）小于
3．“探究功与物体速度变化的关系”的实验如图所示，当静止的小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W。
当用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，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。
每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
（1）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置（视小车为质点），下列说法正确的是。
A．橡皮筋处于原长状态
B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处
D．小车已过两个铁钉的连线
（2）下列4条纸带哪一条是在探究功与物体速度变化关系的实验中，正确操作可能得到的纸带（）
（3）若实验中的所有操作和数据处理无错误，则绘出
的图线（图中
、将一根橡皮筋对小车
做的功记为1）应为过原点的一条直线。
但根据实验
结果得到的图线如图所示，造成这一偏差的原因
是。
3．（共10分）
（1）B
（2）BD（3）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
4
（5分）在“探究功与速度变化的关系”的实验中，打点计时器在纸带上打下一系列点。
（1）下列叙述正确的是（）．
A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实验中橡皮筋拉伸的长度必须保持一致
C.放小车的长木板应该尽量使其水平
D.先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
（2）为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带，在A、B、C、D中应该选用_______点的速度才最符合要求.如果实验得到的W—v2图象如图所示，原因可能是_______________________。
4．（5分）
（1）BD（2分）
（2）C，没有平衡摩擦或平衡摩擦力不够（3分）
5.
（1）（4分）下列有关实验的描述中，正确的是___________
A.在“验证力的平行四边形定则”实验中，选测力计时，水平对拉两测力计，示数应该相同
B.在“探究弹簧弹力和弹簧伸长关系”的实验中，作出弹力和弹簧长度的图象也能求出弹簧的劲度系数
C.在“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，放小车的长木板应该昼使其水平
D.在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须由
求出打某点时纸带的速度
AB
6
．（4分）在做“研究平抛物体的运动”的实验中，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹.为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，其中正确的有（）
A．通过调节使槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置可以不同
C．每次应该由静止释放小球
D．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，利用直尺将点连成折线
ACD
7
22．（6分）某实验小组利用如图所示实验装置来验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒，请将下列实验步骤中不完整之处补充完整。
（1）调整气垫导轨底座，使之水平；
（2）测量钩码的质量m，滑块与遮光板的总质量M，遮光板的初始位置与光电门的距离为x；
（3）用游标卡尺测出遮光板的宽度（如图所示）d＝ ▲ cm；
（4）实验时将滑块从图甲的初始位置由静止释放，由数字计数器读出遮光板通过光电门的时间Δt＝1.2×10－2s，则滑块通过光电门的速度为 ▲ m/s；
（5）本实验通过比较 ▲ 和 ▲ 在误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。
8．（3）0.52（1分）；0.433（1分）（4）mgx（2分）（5）
（2分）
9
．（18分）
（1）某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，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。
实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：
小车、传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力砝码和砝码盘的总质量
，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离为s。
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？
（填“需要”或“不需要”）
①实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图所示d=mm。
②某次实验过程：
力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的当光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则该实验要验证的表达式是。
（2）下图所示是某同学为了利用平抛运动测动摩擦因数的实验装置，其中滑块的质量为m（可视为质点）。
第一次实验时，将滑槽固定于水平桌面的右端。
滑槽的末端与桌面的右端对齐并与桌面相切，滑块从滑槽的最高点由静止释放滑下，滑块打在正前面的竖直挡板上，留下印迹。
然后将竖直挡板水平面右等间距移动，同时又垂直于纸面向里等间距移动，如此操作记下若干个点。
如图甲所示；第二次实验时，将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定，让滑块再次从滑槽的最高点静止释放滑下，重复上面的操作，记下若干个点。
如图乙所示（已知重力加速度为g）。
①在某次实验中不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图丙所示，图中每个小方格的国这长为a，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点。
小球抛出后的水平速度为。
②为了测量摩擦因数，需要测量的物理量是：
；则滑块与桌面间的动摩擦因数μ=。
（用测量的物理量表示）
9
10
（3）若使电动机不转时，电压表的示数为1.08V，电流表的
示数为0.30A，则电动机线圈电阻为
。
该
电动机正常工作输出的机械功率为W。
III．（4分）某研究性学习小组用图甲所示的装置探究加速度
与合外力的关系。
装置中的铝箱下端连接纸带，砂桶中可放
置砂子以改变铝箱所受的外力大小，铝箱向上运动的加速度a
可由打点计时器和纸带测出。
现用手握住砂桶，增加砂子，
当手松开时，硝桶和铝箱静止，此时记下力传感器的示数F0，
然后保持铝箱总质量不变，逐渐增加砂桶和砂的总质量，使
砂桶和铝箱作加速运动，得到多组数据（F为力传感器的示
数，等于悬挂滑轮绳子的拉力）。
已知重力加速度
为g，不计滑轮的重力。
某同学根据实验数据画出了图乙所示的
一条过坐标原点O的倾斜直线，其中纵轴为铝箱的加速度大小，
横轴的物理量应为_______（用所给字母表示）；当砂桶和砂的总
质量较大时，图线_______（填选项前的字母）
A．仍保持原方向不变B．将逐渐偏向横轴
C．将逐渐偏向纵轴D．圈线将不过原点
10
11．（18分）
Ⅰ．（4分）某同学做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验装置如下图，小车在橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行。
用一条橡皮筋时对小车做的功记为W，当用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，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。
实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
实验中木板水平放置，小车在橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是
A．橡皮筋仍处于伸长状态
B．橡皮筋恰好恢复原长
C．小车恰好运动到两个铁钉的连线处
D．小车已超过两个铁钉的连线
Ⅱ．（6分）探究能力是物理学研究的重要能力之一，有同学通过设计实验探究绕轴转动而具有的转动动能与哪些因素有关。
他以圆形砂轮为研究对象，研究其转动动能与质量、半径、角速度的具体关系。
砂轮由动力带动匀速旋转测得其角速度ω，然后让砂轮脱离动力，用一把弹性尺子与砂轮接触使砂轮慢慢停下，设尺子与砂轮间的摩擦力大小恒为10/π牛（不计转轴与砂轮的摩擦），分别取不同质量、不同半径的砂轮，使其以不同的角速度旋转进行实验，得到数据如下表所示：
（1）由上述数据推导出转动动能Ek与质量m、角速度ω、半径r的关系式为（比例系数用k表示）。
（2）以上实验运用了物理学中的一个重要的实验方法是。
半径r/cm
质量m/kg
角速度ω（rad/s）
圈数
转动动能Ek/J
4
1
2
8
4
1
3
18
4
1
4
32
4
2
2
16
4
3
2
24
4
4
2
32
8
1
2
16
12
1
2
24
16
1
2
32
Ⅲ．（8分）测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图所示的装置，图中长木板水平固定。
（1）实验过程中，电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上。
调整定滑轮高度，使。
（2）已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ=。
（3）下图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.52cm，x5=8.42cm，x6=9.70cm。
则木块加速度大小a=m/s2（保留两位有效数字）。
11
实验题（18分）
Ⅰ．A（4分）
Ⅱ．
（1）
（3分）；
（2）控制变量法（3分）
Ⅲ．
（1）细线与长木板平行（2分，答“细线水平”同样给分）；
（2）
（3分）；
（3）1.3（3分）
12．Ⅰ．（6分）光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器。
当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。
现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系，其NQ是水平桌面，PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）。
小车上固定着用于挡光的窄片K，测得其宽度为d，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2。
⑴该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，保持M>>m，这样做的目的是
；
⑵为了计算出小车的加速度，除了测量d、t1和t2之外，还需要测量，若上述测量量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a=；
12
（1）小车所受合外力大小等于（或约等于）mg
（2）两光电门之间的距离；
13
II.（5分）某同学验证打点计时器打点频率是否为50Hz,用图甲所示装置进行实验，让重物自由落下，图乙所示是打点计时器打出纸带中的一部分。
（1）实验时该纸带的_______端和重物相连接。
（选填“左”或“右”）
该同学查出当地重力加速度值为g。
如果不考虑重物下落过程中所受阻力，利用纸带上所测数据可以推出打点计时器打点频率的表达式为_______。
[.Co
13II．（5分）左（2分），
（3分）
1421．
（1）（6分）在“利用单摆测重力加速度”的实验中，测得单摆的摆角小于50，完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得的摆线长为L，用螺旋测微器测得摆球的直径为d。
（1）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=。
（2）从右图可知，摆球直径d的读数为mm。
（3）实验中有个同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的.
A．悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了
B．开始计时时，秒表按下过早
C．把n次全振动的时间误作为（n+1）次全振动的时间
D．以摆线长作为摆长来计算
14I.
5.980
0.002mmC（多选不给分）（每空2分）
15
.卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对
支持面几乎没有压力，所以在这种环境中已无法用天平称量物体
的质量．假设某同学在这种环境设计了如图所示装置（图中O
为光滑的小孔）来间接测量物体的质量：
给待测物体一个初速度，
使它在桌面上做匀速圆周运动．设航天器中具有基本测量工具．
（1）物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是。
（2）实验时需要测量的物理量是。
（3）待测物体质量的表达式为
15
（1）物体对支持面无压力（2分）
（2）弹簧秤拉力F。
圆周运动半经r,周期T（3分）
16.（18分）Ⅰ.在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套．实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.
（1）某同学在做该实验时认为：
A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果更好
B．拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度．
C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些
D．拉力F1和F2的夹角越大越好
其中正确的是__________（填入相应的字母）．
（2）若两个弹簧秤的读数均为4N，且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，则_________（选填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力，理由是____________．
16
（1）ABC
（2）不能 因为这两个力的合力大小超出了弹簧秤的量程
每空2分
17II、某同学利用验证牛顿第二定律的实验装置来验证动能定理。
在一端带滑轮的长木板上固定放置两个光电门，其中光电门乙固定在靠近滑轮处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的小车从紧靠光电门甲处滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。
改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使小车从紧靠光电门甲处由静止开始滑动，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值：
假设测得小车的质量为M，钩码的质量为m，并满足M≥m。
对滑块分析，外力做功为W=，滑块动能的增量为
。
为减小实验误差，你认为实验操作之前最有必要进行的操作是：
。
17
18．共2小题（共20分）
A（10分）用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，打点计时器的打点周期为
，重锤的质量为
，重力加速度为
。
①完成下面部分实验步骤的有关内容
A．按图示的装置安装器件
B．将打点计时器接到（填“直流”或“交流”）电源上。
C．先，再，让重锤拖着纸带从高处自由下落。
②如图是实验打出的纸带，
是速度为零的点，
、
、
为从合适位置选取的三个连续点（其他点未画出），量得此三点与
点的距离分别为
、
、
取图18中
和（填“
”、“
”或“
”）点来验证机械能守恒定律比较简捷方便，打点计时器打下该点时重锤的动能
。
（用已知的符号表示）
B（10分）如图所示，用一小钢球及下述装置测定弹簧被压缩时的弹性势能：
光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，该轻杆摆到某处就能停在该处，作为指示钢球位置的标杆.
（1）还需要的器材是 、 .
（2）该实验是间接测量弹簧的弹性势能，实际上是把对弹性势能的测量转化为对 的测量，进而转化为对 和 的直接测量。
18
19、（6分）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。
如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。
开始时小球和滑块均静止，剪短细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。
用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x。
（空气阻力对本实验的影响可以忽略）
①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为。
（2分）
②滑块与斜面间的动摩擦因数为。
（2分）
③以下能引起实验误差的是（）（不定项）（2分）
A．滑块的质量
B．当地重力加速度的大小
C．长度测量时的读数误差
D．小球落地和滑块撞击挡板不同时
19
（1）①x/H②③CD
20（18分）
（1）某同学用如图所示的实验装置探究合外力做功与小车动能变化的关系。
a为小车，b为打点计时器，c为弹簧秤，d为平放在水平桌面上的长木板，e为小钩码。
该同学实验后利用纸带进行位移的测量及速度的计算。
①实验中该同学还需要做的是（）
A．测出小车的质量及记录弹簧秤的读数
B．测出小钩码的质量及记录弹簧秤的读数
C．测出小钩码的质量、小车的质量及记录弹簧秤的读数
②若该同学通过正确计算后发现小车所受合外力做的功明显大
于小车动能的变化量，你认为主要原因是受影响，
实验操作中改进的措施是。
20
21（8分）某同学用如图所示的装置测定重力加速度：
①电磁打点计时器的工作电压为，频率．
②打出的纸带如图所示，实验时纸带的端应和重物相连接．（选填“甲”或“乙”）
③实验中在纸带上连续打出点1、2、3、……、9，如图所示，由纸带所示数据可算出实验时的加速度为m/s2．
④当地的重力加速度数值为9.8m/s2，请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的主要原因．
21
22．（7分）
张丹和王浩设计了如图所示的装置，用以探究滑块沿斜面下滑是何性质的运动。
（1）实验时，张丹让滑块从某一高度由静止沿斜面下滑，王浩
同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中。
当滑块
碰到挡板的同时关闭阀门（整个过程中水流可视为均匀稳定的）。
改变滑块起始位置的高度，重复以上操作。
该实验探究方案利
用量筒中收集的水量等效测量的物理量是。
（2）下表是张丹和王浩测得的有关数据，其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离，V为相应过程量筒收集的水量。
分析表中数据，根据，可以得出滑块沿斜面下滑是做的结论。
22（7分）
（1）时间（2分）
（2）
在误差范围内是一个常数（2分），
匀加速直线运动（1分）
（3）距离测量不准确或者滑块开始下滑和开始流水不同步等．（2分）
23.（5分）为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动摩擦因数u（设u为定值），某同学经查阅资料知：
一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长过程中，弹力所做的功为kx2/2,于是他设计了下述实验：
第一步，如图所示，将弹簧的一端固定在竖直墙上，弹簧处于原长时另一端在位置B,使滑块紧靠弹簧将其压缩至位置A,松手后滑块在水平桌面上运动一段距离，到达位置C时停止。
第二步，将滑块挂在竖直放置的弹簧下，弹簧伸长、后保持静止状态。
请回答下列问题：
（1）你认为，该同学需用刻度尺直接测量的物理量是（写出名称并用符号表示）______________________________________________________________
⑵用测得的物理量表示滑块与水平桌面间的动廉擦因数u的计算式：
u=______
23
24（6分）兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装；
③接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）。
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。
请你分析纸带数据，回答下列问题：
（a）该电动小车运动的最大速度为m/s；
（b）关闭小车电源后，小车的加速度大小为m/s2；
（c）该电动小车的额定功率为W。
24（共6分）1.5（2分）2.0（2分）1.2（2分）
25（5分）机械能守恒定律是高中物理中的重要定律。
在“验证机械能守恒定律”实验中：
（1）下列说法正确的是________．
A．要先用天平称重物的质量
B．先松开纸带让重物下落再接通电源
C．先接通电源让打点计时器打点稳定后再松开纸带让重物下落
D．要把打点计时器竖直架稳
（2）利用本实验可进一步测量当地的重力加速度。
选好符合要求的纸带，测量起点到各点的距离h。
并计算出各点的速度v，以h为纵轴，以
为横轴，描点画出h—
图象，图象是一条过坐标原点的倾斜直线，斜率为k，则重力加速度g=_________。
25（5分）答案：
（1）CD（2分）
（2）
（3分）
26（6分）在做“研究匀变速直线运动”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，并在其上取了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的交流电源。
（1）计算
的公式为
（用给定字母表示）；
（2）若测得
，物体的加速度
m／s2；
（3）如果当时电网中交变电流的频率
>50Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值（选填偏大或偏小）。
26．⑴
或
⑵a=3m/s2⑶偏小（每空2分）
27（5分）在“探究功与速度变化的关系”的实验中，打点计时器在纸带上打下一系列点。
（1）下列叙述正确的是（）．
A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实验中橡皮筋拉伸的长度必须保持一致
C.放小车的长木板应该尽量使其水平
D.先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
（2）为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带，在A、B、C、D中应该选用_______点的速度才最符合要求.如果实验得到的W—v2图象如图所示，原因可能是_______________________。
27（5分）
（1）BD（2分）
（2）C，没有平衡摩擦或平衡摩擦力不够（3分）
28（4分）某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统由静止释放后机械能是否守恒。
实验前已经调整气垫导轨底座使之水平，且选定滑块从静止开始运动的过程进行测量。
（1）如图乙所示，用游标卡尺测得窄遮光条的宽度d=______cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间
s，则在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为_______m/s。
（计算结果保留两位有效数字）
（2）若测出钩码质量为m，滑块质量
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