届高三物理专题18 运动和力学实验包括长度的测量 Word版含答案人教版.docx

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实验一长度的测量和直线运动

1．（江西省师大附中2012届高三下学期开学考试物理试题）在测定金属丝电阻率的实验中，如图所示，用螺旋测微器测得金属丝的直径d＝________mm.

3.（（广西柳铁一中2012届高三第四次月考理综卷）读出下图给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数

（1）螺旋测微器的示数为________mm；

（2）游标卡尺的示数______________cm.

4．（湖南省宁远一中、舜德学校2012届高三联考试卷）

（1）一游标卡尺的主尺最小分度是1mm，游标尺上有20个小的等分刻度，用它测量一工件的长度，如图1所示，这个工件的长度是mm。

（2）用螺旋测微器测量一矩形小零件的宽度时，螺旋测微器上的示数如图2所示，其读数是mm。

5．（安徽省马鞍山市2012届高三第一次教学质检试题理综卷）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为m/s，小车运动的加速度大小为m/s2。

5．0.86（0.864也对）；0.64解析：

vA=

；a=

。

6.（广东省粤西北“九校”2012届高三联考理综试题）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出的纸带。

并在其上取了O、A、B、C、D、E、F7个计数点（每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点。

本图中没有画出）打点计时器用的是220V、50Hz的交流电源。

（1）实验时，在正确安装好装置后，把小车放到靠近打点计时器的位置，再先后，使小车运动，而后得到反映小车运动的纸带。

（2）利用纸带的数据可计算得出该物体的加速度a为m/s2；（计算结果保留三位有效数字）

（3）如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏。

（填“大”或“小”）。

7.（安徽省黄山市2012届高三“七校联考”试题）利用如图所示装置可以研究自由落体运动：

（1）实验时调整好仪器，开始打点计时的时候，应先，然后。

（2）为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有（填入正确选项前的字母）

A.秒表B.天平C.刻度尺D.直流电源

（3）实验中用打点计时器打出一条纸带，在纸带上选取了点迹清晰、连续的3个点，用刻度尺测出相邻两点间的距离x1和x2，已知交流电频率为50赫兹，当地的重力加速度为9.81m/s2。

下列A、B、C、D四组数据中，正确的一组是。

A.51.0mm，55.8mmB.49.0mm，52.9mmC.45.1mm，52.8mmD.50.5mm，51.7mm

7.

（1）先开电源；再放纸带

（2）C（3）B

8．（广西区柳州铁一中2012届高三月考理综卷）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，则打A点时小车瞬时速度的大小是_______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）．

9．（河北省衡水中学2012届高三上学期第三次调研考试）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．他经过测量得到各点到A点的距离如图所示。

（1）计算vF的公式为vF=＿＿＿＿；

（2）如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比＿＿＿＿（选填：

偏大、偏小或不变）．

9.

（2）偏小

10.（江西省临川一中等2012届高三上学期联考试卷）伽利略在《两种新科学的对话》一书中，讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题，提出了这样的猜想：

物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动，同时他还运用实验验证了其猜想。

物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。

（1）实验时，让滑块从某一高度由静止沿斜面下滑，并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。

该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量的。

（2）上表是该小组测得的有关数据，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匀变速直线运动的结论。

（3）本实验误差的主要来源有：

水从水箱中流出不够稳定，还可能来源于．（只要求写出一种）

实验二力、物体的平衡

11.（安徽省淮北市2012届高三第一次模拟考试）在“探究力的平行四边形定则”的实验中，首先用两个弹簧秤分别勾住绳套，在保证弹簧秤与木板平行的条件下，互成角度地拉长橡皮条，使结点到达O点，用铅笔记下O点位置及两细绳的方向，如图中的OA、OB方向，读出两弹簧秤的示数FOA=2.7N、FOB=3.3N.

（1）根据平行四边形定则，在图中利用图示法求出FOA与F0B的合力，其大小F=____．

（2）为了完成本实验，还要进行的一项关键操作是________________，在本操作中需要记录的是________和________。

12.（福建省2012届高三理科综合仿真模拟卷）斜拉索桥比梁式桥具有更大的跨越能力，是现代大跨径桥梁的重要结构形式，桥的斜拉悬索主要承受拉力。

某校研究性学习小组的同学们很想知道斜拉索桥的悬索能承受的最大拉力，但由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难，同学们则取来了同种材料制成的样品进行实验探究。

由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力F与形变量x成正比，其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关。

因而同学们猜想，悬索可能也遵循类似的规律。

（1）同学们通过游标卡尺测样品的直径来测定其截面积，某次测量的结果如图所示，则该样品的直径为。

（2）同学们准备象《探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系》的实验一样将样品竖直悬挂，再在其下端挂上不同重量的重物，来完成本实验。

但有同学说悬索的重力是不可忽略的，为了避免悬索所受重力对实验的影响，你认为可行的措施应该是：

。

（3）经过同学们充分的讨论，不断完善实验方案后进行实验。

最后实验取得数据如下：

分析样品C的数据可知，其所受拉力F（单位N）与伸长量x（单位m）之间遵循的函数关系式是F=；

对比各样品的实验数据可知，悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比，其比例系数与悬索长度成正比、与悬索的横截面积成正比。

13.（北京市怀柔区2012届高三下学期适应性练习理综试题）在“探究力的平行四边形定则”的实验中，用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳另一端系着绳套B、C（用来连接弹簧测力计）．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．

（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中B的示数为_______N。

（2）在实验中，如果只将细绳换成橡皮筋，其它步骤没有改变，那么实验结果_______（填“会”或“不会”）发生变化．

（3）本实验采用的科学方法是（）

A．理想实验法B．控制变量法C．等效替代法D．建立物理模型法

14.（广东省深圳市2012届高三下学期第一次调研考试理综）某同学利用如图（a）装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．

（1）在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持　　状态．

（2）他通过实验得到如图（b）所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0=　　cm，劲度系数k=N/m．

（3）他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图（c）所示时，该弹簧的长度x=　　cm．

实验三牛顿运动定律

15.（广东省肇庆市2012届高中毕业班第一次模拟测试理科综合）

（1）某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图中（甲）为实验装置简图。

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，你认为下列说法中正确的是（）

A．实验时要平衡摩擦力B．实验时不需要平衡摩擦力

C．钩码的重力要远小于小车的总重力D．实验进行时应先释放小车再接通电源

（2）如图（乙）所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点（每打5个点取一个计数点），其中L1=3.07cm，L2=12.38cm，L3=27.87cm，L4=49.62cm。

则打C点时小车的速度为m/s，小车的加速度是m/s2。

（计算结果均保留三位有效数字）

16.（山东省潍坊市2012届高三上学期期末测试）某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器控钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a—F图象；

（1）图线不过坐标原点的原因是；

（2）本实验中是否仍需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量（填“是”或“否”）；

（3）由图象求出小车和传感器的总质量为kg。

16.

（1）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

（2）否（3）1

解析：

（1）图线不过坐标原点，说明绳对小车施加很小拉力时，小车仍然静止，显然，拉力平衡了小车的摩擦力，所以图线不过坐标原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。

（2）如果实验中没有力传感器，为了能够将细沙和桶的总重力当作绳对小车的拉力，实验要求细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量；但在本实验中，有力传感器固定在小车上，通过力传感器可测量绳对小车的拉力，所以需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量。

（3）因为a=F/M，所以a-F图象的斜率表示1/M，可求出，小车和传感器的总质量M=1/k=1kg。

17．（江西省宜春市2012届高三上学期期末统考理综试卷、山西省忻州一中2012届高三上学期期中考试卷、陕西省陕师大附中2012届高三上学期期中考试卷）某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系。

（1）做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d。

则滑块经过光电门1时的速度表达式v1=；滑块加速度的表达式a=。

（以上表达式均用已知字母表示）。

如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为______mm。

（2）为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h（见图甲）。

关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是。

A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大

B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变

C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变

D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小

18.（上海市华师大一附中等八校2012届高三2月联合调研考试）某学习小组用如图所示装置探究“加速度和力的关系”。

 该小组已经测量了两个光电门间的距离为L，遮光条的宽度为d，遮光条通过两个光电门的时间分别为t1、t2，则：

（1）小车的实际加速度可以表示为____________（用题中所给物理量表示）

（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。

在某次实验中根据测得的多组数据可在坐标纸上画出a－F关系的点迹（如图所示）。

经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生的主要原因可能是（）

A．轨道与水平方向夹角太大

B．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力

C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势

D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势

实验四平抛运动

19．（四川省成都外国语学校2012届高三月考理综卷）某同学设计了如图所示的实验：

将两个斜槽滑道固定在同一竖直面内，调整斜槽末端水平，且槽口在同一竖直线上，下面滑道与光滑水平板连接。

把两个质量相等的小钢球从斜槽的同一高度由静止同时释放，且不论两斜槽滑道之间的竖直高度差如何，总能观察到球1落到光滑水平板上并击中球2的现象，这说明球1离开轨道后______（填序号字母）

A.水平方向的分运动是匀速直线运动B.水平方向的分运动是匀加速直线运动

C.竖直方向的分运动是自由落体运动D.竖直方向的分运动是匀速直线运动

20.（四川省绵阳中学2012届高三月考理综卷）在“研究平抛物体运动”的实验中，某同学实验得到的小球做平抛运动的轨迹，建立了坐标系，测出了a、b、c三点的坐标，如图所示，g取10m/s2，根据图中数据回答：

21．（浙江省部分重点中学2012届高三第二学期2月联考理综卷）在做“研究平抛运动”的实验时，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。

（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上__________。

A．通过调节使斜槽的末端保持水平B．每次释放小球的位置必须不同

C．每次必须由静止释放小球D．记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降

E．小球运动时不应与木板上的白纸相接触

F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线

（2）作出平抛运动的轨迹后，为算出其初速度，实验中需测量的数据有__________和__________。

其初速度的表达式为v0=__________。

（3）某学生在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据图示，求出物体做平抛运动的初速度为　（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．1.0m/sB．10m/sC．2.0m/sD．20m/s

22.（重庆市重庆八中2012届高三月考理综卷）利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OO′=h（h＞L）。

（1）电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：

。

（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，O′C=s，则小球做平抛运动的初速度为v0=。

（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ，小球落点与O′点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cosθ为横坐标，得到如图所示图象，则当θ=60°时，s为m；若悬线长L=1.0m，悬点到木板间的距离OO′为m。

23.（重庆市西南大学附属中学2012届高三第五次月考试题理综卷）用图a所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。

（1）对于实验的操作要求，下列说法正确的是____________．

A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

B．斜槽轨道必须光滑

C．斜槽轨道末端可以不水平

D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些

（2）根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。

部分运动轨迹如图b所示。

图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。

若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，重力加速度为g。

可求出小球从P1运动到P2所用的时间为，小球抛出后的水平速度为。

23．

（1）AD

（2）

；

解析：

（1）本实验中应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，以保证小球从斜槽轨道末端沿水平方向抛出的初速度大小相等，选项A正确；斜槽轨道不一定是光滑的，只要保证小球每次从斜槽上自由滚下的位置不变即可，选项B错误；斜槽轨道末端必须是水平的，只有这样小球离开斜槽后才做平抛运动，选项C错误；要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，选项D正确。

（2）根据小球在水平方向上的分运动可知，小球经过P1、P2和P3的时间间隔相等，设为t，小球在竖直方向上匀加速直线运动，根据

，其中

，可得t=

，即小球从P1运动到P2所用的时间为

；小球抛出后的水平速度为v0=3l/t=

。

实验五机械能守恒定律

24．（湖北省天门、仙桃、潜江2012届高三期末考试理综卷）某同学利用验证机械能守恒定律的实验装置来测定当地的重力加速度，该同学在通过实验得到的纸带上选取6个点，每相邻两个点之间的时间间隔均为T，其中1、2、3点相邻，4、5、6点也相邻．3、4点之间还有几个不清楚的点．若测得1、3距离为s1，4、6之间的距离为s2，2、5之间的距离为s3．则第2点速度的表达式v2=，重力加速度的表达式是g=。

25.（山东省济南市2012届高三3月高考模拟考试理综）在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。

O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点。

已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s2，那么

（1）计算B点瞬时速度时，甲同学用

，乙同学用

。

其中所选择方法正确的是（填“甲”或“乙”）同学。

（2）同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为m/s2，从而计算出阻力f=N。

（3）若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的?

。

（填“能”或“不能”）

25.

（1）乙

（2）9.5；0.06（3）能

解析：

（1）重物下落过程中做自由落体运动，可以用A、C两点间的平均速度表示B点的瞬时速度，所以乙同学的方法正确。

（2）a=（sBC-sAB）/T2=9.5m/s2；f=m（g-a）=0.2×（9.8-9.5）N=0.06N。

（3）能；根据纸带可求出纸带上任意两点的瞬时速度v1和v2，不妨设v1＞v2；利用刻度尺可直接测出这两点间的间距，设为l，那么只要验证“

”即“

”成立，就可实现验证机械能守恒定律的目的。

26.（福建省漳州八中、漳州二中、龙文中学、程溪中学、芗城中学五校2012届高三下学期第一次联考）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机械能守恒．

（1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？

．

（2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度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Δt=1.2×10-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：

钩码的质量m、和（文字说明并用相应的字母表示）．

（3）本实验通过比较和在实验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．

26.

（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）。

（2）0.52cm；0.43m/s；滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s和滑块的质量M（3）mgs和

解析：

（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）。

（2）d=5mm+2×0.1mm=5.2mm=0.52cm；滑块经过光电门时的瞬时速度为v=d/Δt=0.43m/s；根据机械能守恒定律，应该满足“mgs=

”，所以本次实验中还需要测量的物理量有：

钩码的质量m、滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s和滑块的质量M。

（3）通过比较mgs和

在实验误差允许的范围内相等，从而验证了系统的机械能守恒．

27．（湖北省部分重点中学2012届高三上学期联考试题、浙江省瑞安市十校2012届高三上学期期中联考理综、湖南省衡阳市2012届高三12月六校联考试题）某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：

①按上图摆好实验装置，其中小车质量M=0．20kg，钩码总质量m=0．05kg。

②释放小车，然后接通打点计时器的电源（电源频率为

=50Hz），打出一条纸带．

（1）他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如下图所示．把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.041m，d2=0.055m，d3=0.167m，d4=0.256m，d5=0.360m，d6=0.480m，…，他把钩码重力（当地重力加速度g=9．8m／s2）作为小车所受合力算出打下0点到打下第5点合力做功。

W=J（结果保留三位有效数字），用正确的公式Ek=（用相关数据前字母列式）把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量，算得Ek=0.125J．

（2）此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大。

通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是．

A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小

D．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因

（2）本实验产生误差的因素可分为实验原理不完善引起的误差和实验操作引起的误差。

28.（云南省部分名校2012届高三联考理综卷）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。

在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。

滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。

（1）实验前接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1Δt2（选填“大于”、“等于”或“小于”）时，说明气垫导轨已经水平。

（2）用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=mm。

（3）滑块P用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，若Δt1、Δt2、m、g和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出和（写出物理量的名称及符号）。

（4）若上述物理量间满足关系式，则表明滑块和砝码组成的系统机械能守恒。

28．

（1）等于

（2）8.476（在8.474～8.477之间均算对）（3）滑块质量M，两光电门间距离L