版高考物理二轮重点讲练专题六 力学实验 专题强化训练.docx

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版高考物理二轮重点讲练专题六力学实验专题强化训练

1．（2015·济南二模）游标为20分度（测量值可准确到0.05mm）的卡尺示数如图所示，两测脚间狭缝的宽度为________mm.

答案　0.15

解析　游标卡尺的主尺读数为0mm，游标读数为0.05×3＝0.15mm，所以最终读数为：

0mm＋0.15mm＝0.15mm.

命题立意　本题旨在考查游标卡尺的使用

2．下面几个实验都用到了打点计时器或电火花计时器：

①运用装置甲完成“探究功与速度变化的关系”实验

②运用装置乙完成“验证机械能守恒定律”实验

③运用装置丙可以完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验

④运用装置丙可以完成“探究加速度与力、质量的关系”实验

（1）运用装置丙完成“探究小车速度随时间变化的规律“实验是否需要平衡摩擦阻力？

________（填“是”或“否”）

（2）如图丁为某同学在一次实验中打出的一条纸带的部分，若所用电源的频率为50Hz，图中刻度尺的最小分度为1mm，请问该条纸带是以上四个实验哪一个实验时得到的？

_____________（填实验的名称）

（3）由如图丁的测量，打C点时纸带对应的速度为__________m/s（保留三位有效数字）．

答案　

（1）　否

（2）验证机械能守恒实验　（3）1.53（1.50－1.56）

3.

（2015·浙江绍兴）某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系．实验装置如图（a）所示：

一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2）．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm.

P1

P2

P3

P4

P5

P6

x0（cm）

2.04

4.06

6.06

8.05

10.03

12.01

x（cm）

2.64

5.26

7.81

10.30

12.93

15.41

n

10

20

30

40

50

60

k（N/m）

163

①

56.0

43.6

33.8

28.8

1/k（m/N）

0.0061

②

0.0179

0.0229

0.0296

0.0347

（1）将表中数据补充完整：

①________，②________.

（2）以n为横坐标，

为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出

－n图像．

（3）图（b）中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k＝________N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的关系的表达式为k＝________N/m.

答案　

（1）①81.7　②0.0122

（2）

n图像见解析图

（3）

解析　根据胡克定律解题．

（1）根据胡克定律有mg＝k（x－x0），

解得k＝

＝

N/m≈81.7N/m，

≈0.0122.

（2）

n图像如图所示

（3）根据图像可知，k与n的关系表达式为k＝

，k与l0的关系表达式为k＝

.

4．（2015·盐城1月检测）某实验小组为探究加速度与力之间的关系设计了如图（a）所示的实验装置，用钩码所受重力作为小车所受的拉力，用DIS（数字化信息系统）测小车的加速度．通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图像．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图（b）所示．

（1）图线________是在轨道水平的情况下得到的．（选填“①”或“②”）

（2）小车和位移传感器发射部分的总质量为________kg，小车在水平轨道上运动时受到的摩擦力大小为________N.

答案　

（1）②　

（2）0.5　1

解析　

（1）轨道水平时一定受到摩擦力．②为未平衡摩擦力时的图线，所以②为轨道水平时的图线．

（2）当木板水平时，由牛顿第二定律，可知a＝

－μg，图线②与a轴的交点表示－μg，所以μg＝2；图线与F轴的交点等于μmg，摩擦力大小为1N，小车和位移传感器发射部分的总质量m＝0.5kg.

5．（2015·福建模拟）为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图甲所示的实验装置．其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量．（滑轮质量不计）

①实验时，一定要进行的操作是________．（不定项）

A．用天平测出砂和砂桶的质量．

B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力．

C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数．

D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带．

E．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

②该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2（结果保留三位有效数字）．

答案　①BCD　②1.37

6．（2015·新课标全国Ⅱ）某学生用图甲所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数．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纸带的一部分如图乙所示，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μ，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

答案　

（1）3.25　1.79　

（2）C

解析　

（1）根据纸带数据可知：

加速度a＝

＝3.25m/s2；打点C点时物块的速度vC＝

＝1.79m/s

（2）由牛顿第二定律，得加速度a＝gsinθ－μgcosθ，所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角．

命题立意　测量物块与斜面的动摩擦因数

7．（2015·广东）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：

按图甲安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，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图乙和丙是实验获得的两条纸带，应选取________（填“甲”或“乙”）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________．

答案　①靠近　先接通电源　待打点稳定后释放纸带　②乙　纸带与打点计时器间存在摩擦阻力

命题立意　研究匀变速直线运动实验和验证机械能守恒定律实验改编

8．（2015·福建）

（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Δl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Δl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________．

答案　6.93cm　A　钩码重力超过弹簧弹力范围

解析　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．

9．（2015·北京西城区二模）图甲所示为某同学研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图．

（1）下面列出了一些实验器材：

电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、刻度尺．除以上器材外，还需要的实验器材有：

__________.

A．秒表B．天平（附砝码）

C．低压交流电源D．低压直流电源

（2）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力：

小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器．把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做__________运动．

（3）实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是__________．这样，在改变小车上砝码的质量时，只要砂和砂桶质量不变，就可以认为小车所受拉力几乎不变．

（4）如图乙所示，A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T，A、B间的距离为x1，B、C间的距离为x2，则小车的加速度a＝________.已知T＝0.10s，x1＝5.90cm，x2＝6.46cm，则a＝________m/s2（结果保留2位有效数字）．

（5）在做实验时，该同学已补偿了打点计时器对小车的阻力及其他阻力．在处理数据时，他以小车的加速度的倒数

为纵轴，以小车和车上砝码的总质量M为横轴，描绘出

－M图像，图丙中能够正确反映

－M关系的示意图是__________．

答案　

（1）BC　

（2）匀速直线　（3）M≫m

（4）

、0.56　（5）C

解析　

（1）本实验还需要天平来测量小车和砝码、砂和砂桶的质量；由于选用的是电磁打点计时器，所以还需要低压交流电源，故选BC项；

（2）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，所以需把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动；（3）设绳子上拉力为F，以整体为研究对象有mg＝（m＋M）a，解得a＝

，以M为研究对象有绳子的拉力F＝Ma＝

，显然要有F＝mg必有m＋M＝M，故有M≫m，即只有M≫m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力．所以为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量；（4）由Δx＝aT2，得a＝

＝

，代入数据，解得

a＝

＝

m/s2＝0.56m/s2

（5）该同学已补偿了打点计时器对小车的阻力及其他阻力，在处理数据时，他以小车的加速度的倒数

为纵轴，以M为横轴，随质量增大，

减小，故选C项．

命题立意　本题旨在考查验证牛顿第二运动定律

10．某同学利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图（b）所示．实验中小车（含发射器）的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：

（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________（填“线性”或“非线性”）关系．

（2）由图（b）可知，a－m图线不经过原点，可能的原因是

__