高考真题分类汇编17力学实验12题.docx
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高考真题分类汇编17力学实验12题
1．【2015·海南·11】某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示。
该工件的直径为______cm，高度为________mm。
2．【2015·福建·19
（1）】某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。
①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm，图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量△l为cm;
②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是；（填选项前的字母）
A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是。
3．【2015·四川·8
（1）】某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大图，示数l1＝cm.。
在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。
已知每个钩码质量是50g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝N（当地重力加速度g＝9.8m/s2）。
要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是。
作出F-x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。
4．【2015·安徽·21I】在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在木板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端，用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使得橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示，请将以下的实验操作和处理补充完整：
①用铅笔描下结点位置，记为O；
②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；
③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，_________；
④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；
⑤根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F；
⑥比较________________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再进行试验。
5．【2015·浙江·21】甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验
（1）图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材_____________，乙同学需在图中选用的器材___________。
（用字母表示）
（2）乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图2所示的两条纸带①和②。
纸带__________的加速度大（填①或者②），其加速度大小为____________.
6．【2015·全国新课标Ⅱ·22】某学生用图（a）琐事的实验装置测量物块与斜面的懂摩擦因数。
已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的只带的一部分如图（b）所示，图中标出了5个连续点之间的距离。
（1）物块下滑是的加速度a=m/s2；打点C点时物块的速度v=m/s；
（2）已知重力加速度大小为g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是（填正确答案标号）。
A．物块的质量B．斜面的高度C．斜面的倾角
7．【2015·全国新课标Ⅰ·22】某物理小组的同学设计了一个粗制玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。
所用器材有：
玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为R=0.20m）。
完成下列填空：
（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为1.00kg；
（2）将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为_____kg;
（3）将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：
序号
1
2
3
4
5
m（kg）
1.80
1.75
1.85
1.75
1.90
（4）根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_____N；小车通过最低点时的速度大小为_______m/s。
（重力加速度大小取9.80m/s2，计算结果保留2位有效数字）
8．【2015·重庆·6
（1）】同学们利用如图所示方法估测反应时间。
首先，甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直状态，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间。
当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度读数为
，则乙同学的反应时间为（重力加速度为
）。
基于上述原理，某同学用直尺制作测量反应时间的工具，若测量范围为0～0.4s，则所用直尺的长度至少为cm（
取10m/s2）；若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线，则每个时间间隔在直尺上对应的长度是的（选填“相等”或“不相等”）.
9．【2015·广东·34⑴】某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。
①请完成以下主要实验步骤：
按图（a）安装实验器材并连接电源；竖直提起系起有重物的纸带，使重物（填“靠近”或“远离”）计时器下端；，，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验。
②图（b）和（c）是实验获得的两条纸带，应选取（填“b”或“c”）来计算重力加速度。
在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和。
10．【2015·山东·21】某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。
实验步骤：
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度l）。
每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：
F（N）
0
0.50
1.00
1.05
2.00
2.50
l（cm）
l0
10.97
12.02
13.00
13.98
15.05
③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置，重新记为
、
，橡皮筋的拉力记为
。
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。
用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB。
完成下列作图和填空：
（1）利用表中数据在给出的坐标纸上（见答题卡）画出F—l图线，根据图线求得l0=_____cm。
（2）测得OA=6.00cm，OB=7.60cm，则FOA的大小为________N。
（3）根据给出的标度，在答题卡上作出FOA和FOB的合力
的图示。
（4）通过比较
与________的大小和方向，即可得出实验结论。
11．【2015·江苏·11】某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如题图所示，打点计时器的电源为50Hz的交流电。
（1）下列实验操作中，不正确的有________。
A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面
C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落
D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
（2）该同学按照正确的步骤进行试验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3…….8，用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到O点的距离，记录在纸带上，如题图所示
计算相邻计时点间的平均速度
，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整
（3）分析上表的实验数据可知：
在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是________;磁铁受到阻尼作用的变化情况是____________.
（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为实验②），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明说明？
对比实验①和②的结果得到什么结论？
12．【2015·上海·28】改进后的“研究有固定转动轴物体平衡条件”的实验装置如图所示，力传感器、定滑轮固定在横杆上，替代原装置中的弹簧秤，已知力矩盘上各同心圆的间距均为5cm
（1）（多选题）做这样改进的有点是
A．力传感器既可测拉力又可测压力
B．力传感器测力时不受主观判断影响，精确度高
C．能消除转轴摩擦力引起的实验误差
D．保证力传感器所受拉力方向不变
（2）某同学用该装置做实验，检验时发现盘停止转动时G点始终在最低处，他仍用该盘做实验。
在对力传感器进行调零后，用力传感器将力矩盘的G点拉到图示位置，此时力传感器读数为3N。
再对力传感器进行调零，然后悬挂钩码进行实验，此方法________（选填“能”、“不能”）消除力矩盘偏心引起的实验误差，已知每个钩码所受重力为1N，力矩盘按图示方式悬挂钩码后，力矩盘所受顺时针方向的合力矩为_________Nm。
力传感器的读数为_______N.
参考答案
1．
，
【解析】游标卡尺读数为
螺旋测微器的读数为：
【学科网考点定位】螺旋测微器，游标卡尺读数
【方法技巧】解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读．螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读。
2．6.93cm；A；钩码重力超过弹簧弹力范围
【解析】
试题分析：
由乙图知，读数为14.66cm，所以弹簧伸长14.66-7.73=6.93cm；若随意增减砝码，会作图不方便，有可能会超出弹簧形变范围，所以应逐一增挂钩码；由图知AB段伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧弹力范围
【学科网考点】探究弹力和弹簧伸长量的关系
【方法技巧】本题主要是对弹簧的理解，涉及刻度尺的读数与弹簧的形变范围
3．25.85，0.98，弹簧的原长l0。
【解析】根据图2指针指示可知，l1＝25.85cm，挂2个钩码时，以2个钩码整体为对象，受重力mg和弹簧的拉力F2作用而处于平衡，根据共点力平衡条件有：
F2＝mg＝2×50×10－3×9.8N＝0.98N，弹簧的伸长（或缩短）量x＝|l－l0|，其中l为弹簧形变以后的长度，l0为弹簧的原长，因此要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是弹簧的原长l0。
【考点定位】“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验
【名师点睛】毫米刻度尺读数时需要估读，在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，还未知它们间的关系，因此不能套用胡克定律。
4．③沿此时细绳的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线⑥F和F3
【解析】③需要记录拉力的方向。
⑥应该比较用平行四边形定则做出的合力F和实际值F3的大小和方向是否一样。
考点：
考查了验证力的平行四边形实验
【规律总结】考查验证力的平行四边形定则，很简单，只要注意方向，就不容易出错。
知道哪个是实际值，哪个是实验值就行了
5．
（1）AB；BDE
（2）①，2.5m/s2（
）
【解析】
（1）“验证机械能守恒定律”实验，需要在竖直面上打出一条重锤下落的纸带，即可验证，故选仪器AB；“探究加速度与力、质量的关系”实验需要钩码拉动小车打出一条纸带，故选BDE
（2）纸带①中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为
纸带②中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为
根据逐差法
可得纸带①的加速度大，大小为
【学科网考点定位】“验证机械能守恒定律”实验；“探究加速度与力、质量的关系”实验
【方法技巧】此类实验，一般都会运用到匀变速直线运动规律的两个推导公式，即做匀变速直线运动过程中一段位移中间时刻速度等于过程中的平均速度
和做匀变速直线运动过程中，在相等时间内走过的位移差是一个定值，即
6．
（1）3.251.79
（2）C
【解析】
（1）根据纸带数据可知：
加速度
；打点C点时物块的速度
。
（2）由牛顿第二定律得：
加速度
，所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角。
【学科网考点定位】测量物块与斜面的懂摩擦因数
【方法技巧】本题主要是纸带问题，逐差法求加速度；一段平均速度等于中点的瞬时速度是经常考的，必须掌握的
7．
（2）1.4（4）
；
【解析】
解析：
（2）根据秤盘指针可知量程是10kg，指针所指示数为1.4kg.（4）记录的托盘称各次示数并不相同，为减小误差，取平均值，即
。
而模拟器的重力为
，所以小车经过凹形桥最低点的压力为
。
根据径向合力提供向心力即
，整理可得
【学科网考点定位】圆周运动
【规律总结】由于小车过程不是平衡状态，所以托盘称的示数并不等于二者的质量之和，而且要把质量和受力相互转化。
其实就是一个圆周运动向心力的分析.
8．
，80，不相等
【解析】①在人的反应时间内直尺做自由落体运动，有
，解得
；
②反应时间最长为
，需要直尺的长度为
；
③自由落体运动从计时开始连续相等时间的位移为1:
4:
9:
16，而相等时间内的位移为1:
3:
5:
7，故长度不相等。
【考点定位】自由落体运动的规律。
【规律总结】掌握匀变速直线运动的运动（位移、速度、加速度、时间）规律，初速度为零的匀变速直线运动的推论（比例式）。
9．①靠近，先通电源，再释放纸带；②b，纸带与打点计时器间的阻力
【解析】①由实验装置示意图可知，需要通过打点计时器在纸带上打下若干点，来研究重物的下落运动，因此开始时，重物要靠近打点计时器，以确保有限长度的纸带能够用来打点的有效部分足够长，本实验是通过自由落体运动来测量重力加速度，因此要让纸带上第一个打点对应的重物速度为0，所以需要先接通电源，再释放纸带。
②对照两条纸带发现，纸带b点迹间隔逐渐变大，而纸带c点迹间隔先逐渐变大后逐渐变小，说明c对应的重物运动先加速，后减速，与自由落体运动特征不符，因此应选用纸带b，自由落体运动的前提是物体只在重力作用下所做的运动，而现实实验中，重物在下落过程中还受到空气阻力作用，以及纸带在穿过打点计时器的过程中，受到摩擦阻力的作用。
【考点定位】“测重力加速度”的实验。
10．
（1）10.00；
（2）1.80；（3）如图；（4）FOO’
【解析】
（1）做出F-l图像，求得直线的截距即为l0，可得l0=10.00cm；
（2）可计算弹簧的劲度系数为
；若OA=6.00cm，OB=7.60cm，则弹簧的弹力
；则此时
；
（3）如图；
（4）通过比较F’和FOO’的大小和方向，可得出实验结论.
【学科网考点定位】验证力的平行四边形法则.
【方法技巧】解答此题关键是知道等效法的实验原理，联系胡克定律进行解答.
11．
（1）CD
（2）39.0（3）逐渐增大到39.8cm/s逐渐增大到等于重力（4）为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用.
【解析】
（1）在实验时，应用手拿着纸带释放，而不是拿着磁铁，应先接通电源，让打点计时器工作，然后释放磁铁，所以不正确的是CD；
（2）由
可求v4=39.0cm/s；（3）由纸带上的测量数据知，磁铁的速度逐渐增大，最后匀速下落，阻力逐渐增大到等于重力；（4）为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用.
【学科网考点】研究电磁阻尼
【方法技巧】本题主要是对纸带的处理，能利用纸带分析物体的运动，从而得到阻尼的效果，并能准确计算一定时间内的平均速度，由现象分析规律。
12．
（1）BD
（2）能，0.7、-0.5
【解析】
（1）力传感器、定滑轮固定在横杆上，替代原装置中的弹簧秤主要好处是：
力传感器测力时不受主观判断影响，精确度高和保证力传感器所受拉力方向不变，所以B、D正确；弹射也可以测拉力和压力的，所以A错误；不能消除转轴摩擦力引起的实验误差，故C错误。
（2）某同学用该装置做实验，检验时发现盘停止转动时G点始终在最低处，他仍用该盘做实验。
在对力传感器进行调零后，用力传感器将力矩盘的G点拉到图示位置，此时力传感器读数为3N。
说明此时偏心的顺时针力矩M0=3×2×0.05Nm=0.3Nm，再对力传感器进行调零，这时就可以消除力矩盘偏心引起的实验误差；力矩盘所受顺时针方向的合力矩M1=（2×1×0.05+2×1×3×0.05+0.3）Nm=0.7Nm；根据有固定转动轴物体平衡条件：
F×2×0.05+3×1×3×0.05+0.3=2×1×0.05+2×1×3×0.05+0.3，解得：
F=-0.5N。
【学科网考点定位】研究有固定转动轴物体平衡条件
【名师点睛】本题求“力矩盘所受顺时针方向的合力矩”很容易忘掉“力矩盘偏心”的力矩。
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