上海各区高考物理二模分类汇编专题十二物理实验力热.docx
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上海各区高考物理二模分类汇编专题十二物理实验力热
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上海各区高考物理二模分类汇编专题十二物理实验力热
专题十二、物理实验——力、热
一、互成角度的两个共点力的合成的实验
1、
2、
二、研究匀变速直线运动
28．（8分）某研究性学习小组用图示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：
由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，
用刻度尺测量出两个光电门之间的高度h，并计算出小铁球通过两光电门间的平均速度
；
③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复
的操作．测出多组（h，t），计算出对应的平均速度
；④画出
-t图像。
请根据实验，回答如下问题：
（1）设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g．则小铁球通过两光电门间平均速度
的表达式为
=
．（用v0、g和t表示）
（2）实验测得的数据如下表：
请在坐标纸上画出
-t图像．
实验次数
1
2
3
4
5
6
h（cm）
t（s）
（m/s）
（3）根据
-t图像，可以求得当地重力加速度g=（）m/s2，试管夹到光电门1的距离约为（）（cm．
28．（6分）如图，将长直木板B支成斜面，挡光片P固定在小车C的前端，光电门G固定在木板的侧面A处。
让小车在斜面上的同一位置O由静止释放，分别测得宽度Δx为2cm、4cm、6cm、8cm、10cm不同挡光片的挡光时间Δt（每次实验时挡光片的前沿均与小车的前端对齐），并计算出各次挡光片通过光电门的平均速度
（
＝
），画出
-Δt图像如图。
（1）（单选）实验中最接近小车过A点时的瞬时速度的挡光片的宽度是
（A）2cm（B）6cm（C）10cm（D）8cm
（2）小车前端过A处的瞬时速度大小为_____m/s；
（3）小车的加速度大小为________m/s2。
答案：
28．（6分）
（1）（A）（2分）
（2）都正确）（2分）
（3）都正确（2分）
三、研究有固定转动轴物体的平衡条件
四、验证机械能守恒定律
26．（4分）图（甲）为《用DIS研究机械能守恒定律》的实验。
（1）（多选题）下列说法中正确的是：
（）
（A）必须测定摆锤的直径
（B）定位挡片的作用是改变摆锤的机械能
（C）摆锤下落的高度可由标尺盘直接测定
（D）摆锤每次都必须从摆锤释放器的位置以不同的速度向下运动
（2）某同学实验得到的数据界面如图（乙）所示，则摆锤经过C点的机械能约为_____________，根据各点的数据分析，可以得出结论：
______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
26．答案：
（1）AC（2分）；
（2）（1分），在只有重力做功的情况下，物体的动能和势能相互转化，但机械能的总量保持不变（1分）
五、用单摆测定重力加速度
28．（7分）某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验，实验步骤如下：
．选取一个摆线长约1m的单摆，把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂。
．用米尺量出悬线长度，精确到毫米，作为摆长。
．放开小球让它来回摆动，用停表测出单摆做30～50次全振动所用的时间，计算出平均摆动一次的时间。
．变更摆长，重做几次实验，根据单摆的周期公式，计算出每次实验测得的重力加速度并求出平均值。
（1）上述实验步骤有二点错误，请一一列举：
．___________________________________________________________________________；
.___________________________________________________________________________；
（2）按正确的实验步骤，将单摆全部浸入水中做实验，测得的重力加速度变_______。
已知测得的单摆周期为T，摆长为L，摆球质量为m，所受浮力为F，当地的重力加速度的真实值g=__________。
（1）
．测量摆球直径，摆长应为摆线长加摆球半径（2分），
.在细线偏离竖直方向小于5位置释放小球（2分）；
（2）小（2分），
（1分）。
26．（4分）图甲所示是演示振动图像的沙摆实验装置，沙摆可视为摆长L=1.0m的单摆，其摆动可看作简谐运动。
实验中，细沙从摆动着的漏斗底部均匀漏出，用手沿与摆动方向垂直的方向匀速拉动纸板，漏在纸板上的细沙形成了图乙所示的粗细变化有规律的一条曲线。
（1）曲线之所以粗细不均匀，主要是因为沙摆摆动过程中速度（选填“位移”、“速度”或“加速度”）大小在变化。
（2）若图乙中AB间距离x=4.0m，当地重力加速度g=10m/s2，则纸板匀速运动的速度大小为1m/s。
28．（7分）某兴趣小组查阅资料获知，弹簧振子做简谐运动的周期
（其中m是振子的质量，k是弹簧的劲度系数，弹簧质量忽略不计），利用该规律可以测定物体的质量。
现有如下器材可供选择：
一个带有夹子的金属块A（总质量m0为已知量）；待测质量的物体B；一根劲度系数未知的弹簧C；光电门传感器和挡光片D；位移传感器E；力传感器F；数据采集器G；电脑H。
（1）本实验选用的器材：
_______________________，（填写器材后面的字母）。
根据选用的器材，简述测定系统振动周期的方法：
___________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
（2）简述测量物体B的质量的主要步骤（直接测量的物理量请用字母表示）：
①_____________________________________________________________________________；
②_____________________________________________________________________________。
（3）根据直接测量的物理量，B的质量mB=________________。
28．答案：
（1）ABCE（或D、或F）GH（1分），测量周期方法2分。
（2）①不放B时使用DIS系统测出振动周期T1；②将B固定在A上，使用DIS系统测出振动周期T2。
（每个步骤各1分）（3）
（2分）
27、（4分）在“用单摆测定重力加速度”的实验中：
（1）某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验，各组实验的测量数据如下。
若要精确计算当地的重力加速度值，应选用第 组实验数据。
组别
摆球材料
摆长L/m
最大摆角
全振动次数N/次
1
铜
15°
20
2
铁
5°
50
3
铝
15°
10
4
木
5°
50
（2）某同学选择了合理的实验装置后，测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出
图线（以
为纵轴），并算出图线的斜率为k，则当地的重力加速度
（用符号表示）。
27（4分）
（1）2，（2分）,
（2）4π2/k（2分），
六、验证牛顿第二定律
27.（6分）在“用DIS研究质量一定时，加速度与外力的关系”的实验中，某同学连接完如图所示的实验器材进行实验。
（1）已知水平轨道足够光滑，传感器已正确连接数据采集器。
图示中器材安装中的一个错误是。
（2）本实验中细线拉力大小不能直接测量，我们把大小作为细线拉力大小。
小车加速度（选填“较小”、“较大”或“无限制”）时，实验结果更加精确。
27.（6分）
（1）细线不水平……2分
（2）钩码重力……2分较小……2分
28.（6分）位移传感器由发射器和接收器组成，发射器内装有红外线和超声波发射器，接收器内装有红外线和超声波接收器。
（1）如图，固定在被测运动物体上的发射器向接收器同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，接收器收到红外线脉冲时开始计时t1，收到超声波脉冲时停止计时t2。
已知超声波在空气中的传播速度为v（红外线传播时间极短，可忽略），发射器和接收器之间的距离s=。
（2）某小组设计了使用位移传感器的图示实验装置测量木块下滑的加速度，让木块从倾斜木板上一点A静止释放，计算机描绘了滑块相对传感器的位移随时间变化规律如图所示。
根据图线计算t0时刻速度v=，木块加速度a=（用图中给出的S0、S1、S2、t0表示）。
（1）
（2分）,
（2）
（2分），
（2分）
28、（7分）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。
弹簧秤固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。
在桌面上画出两条平行线P、Q，并测出间距
．开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F，然后释放木块，并用秒表记下木块从P运动到Q处的时间
．
①木块的加速度可以用
、
表示为
．
②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度
与弹簧秤示数F的关系．下列图像能表示该同学实验结果的是 ．
③（多选）用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是 。
A．可以改变滑动摩擦力的大小
B．可以更方便地获取更多组实验数据
C．可以更精确地测出摩擦力的大小
D．可以获得更大的加速度以提高实验精度
28（7分）
（1）2d/t2（2分）;
（2）C（2分），（3）BC（3分）
七、研究平抛物体的运动
29．（8分）甲实验小组利用图（a）装置探究机械能守恒定律。
将小钢球从轨道的不同高度h处静止释放，斜槽轨道水平末端离落点的高度为H，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。
（g取10m/s2）
（1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2＝____________（用H、h表示）。
（2）图（b）中图线
为根据实验测量结果，描点作出的s2－h关系图线；图线
为根据理论计算得到的s2－h关系图线。
对比实验结果，发现自同一高度静止释放的钢球，实际水平抛出的速率_______（选填“小于”或“大于”）理论值。
造成这种偏差的可能原因是__________________。
乙实验小组利用同样的装置“通过频闪照相探究平抛运动中的机械能守恒”。
将质量为的小钢球A由斜槽某位置静止释放，由频闪照相得到如图（c）所示的小球位置示意图，O点为小球的水平抛出点。
（3）根据小球位置示意图可以判断闪光间隔为__________s。
（4）以O点为零势能点，小球A在O点的机械能为_______J；小球A在C点时的重力势能为_______J，动能为______J，机械能为______J。
29．（8分）
（1）
（1分）
（2）小于（1分）轨道与小球间存在摩擦；小球的体积过大（答出一个即可，1分）（3）（1分）（4）；－，，（4分）
测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。
AB是半径足够大的光滑四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C’。
重力加速度为g。
实验步骤如下：
用天平称出物块Q的质量m；
测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC’的长度h；
将物块Q在A点从静止释放，在物块Q落地处标记其落点D；
重复步骤
，共做10次；
将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C’的距离s。
（1）请用实验中的测量量表示物块Q到达C点时的动能Ekc＝mgs2/4h以及物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ＝R/L－s2/4hL。
（2）实验步骤
的目的是。
如果实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量的误差之外，其它的可能是减小实验的偶然误差，圆弧轨道与滑块间有摩擦或空气阻力。
（写出一个可能的原因即可）。
八、研究一定质量气体的压强与体积的关系
27．（6分）某实验小组利用如图所示的装置测量温度：
A是容积较大的玻璃泡，A中封有一定质量的空气，B是一根与A连接的均匀细玻璃管（玻璃管的容积远小于A的容积），管的下端插入水银槽。
当外界大气压p0=76cmHg，环境温度t0=27℃时，管内水银柱的高度h=46cm，在管壁外侧与水银面等高的位置标出对应的温度，然后依次标出其它温度刻线。
（1）此测温装置中，h越大，相应的温度读数越_________________（选填“高”或“低”）；温度刻线是_________________分布的（选填“均匀”或“不均匀”）。
（2）水银柱高度h′=36cm处的温度刻度值应为________________℃。
（3）若外界大气压强变为p0′=77cmHg，读出温度为t℃，则实际温度应修正为__________℃。
27．答案：
（1）低（1分）；均匀（1分）。
（2）127℃（2分）。
（3）t+10（2分）
28.（6分）如图所示为“研究一定质量气体在体积不变时，其压强与温度的关系”的实验。
压强传感器测量管内被封闭气体的压强，温度计测量水温。
采用逐渐加入热水使水温升高，同时测量压强和温度。
（1）（多选题）下列操作正确的是（）
（A）密封气体的试管大部分在水面上
（B）每次加入热水后，应立即读数保证数据的正确性
（C）不必测量被封闭气体的体积
（D）为了提高实验精度可将温度计换成温度传感器
（2）（单选题）某同学记录下了初始时封闭气体压强p0和摄氏温度t0，随后逐渐升高温度，并记录下每次测量结果与初始值的差值Δp和Δt。
在实验中出现压强传感器软管脱落，他重新接上后继续加热水实验，其余操作无误。
Δp-Δt的关系图应是（）
28.（6分）
（1）CD……3分
（2）D……3分
27.（4分）在用单分子油膜估测分子大小的实验中，
（1）（多选）某同学计算出的结果明显偏大，可能是由于（）
（A）油酸未完全散开
（B）油酸中含有大量酒精
（C）计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
（D）求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴
（2）在做实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油膜的近似轮廓如图所示。
图中正方形小方格的边长为1cm，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________nm。
（1）AC（2分）
（2）（2分）
九、机械振动和机械波
26.（4分）在“观察水波的干涉”实验中得到如图所示的干涉图样。
O1、O2为波源，实线表示波峰，虚线为P位置与波源连线，且
。
（1）P点是振动点（选填“加强”或“减弱”）。
（2）（单选题）若有一小纸片被轻放在P点浮于水面上，则此后纸片运动情况是
（A）一定沿箭头A方向运动（B）一定沿箭头B方向运动
（C）一定沿箭头C方向运动（D）在P点处随水面上下运动
26.（4分）
（1）加强……2分
（2）D……2分
扭秤
26.（4分）（多选题）图所示的仪器叫做库仑扭秤，是法国科学家库仑精心设计的，用来研究静电力的规律．经过多次艰苦的反复实验，库仑最终找到了电荷间相互作用的规律，总结出库仑定律．下列说法正确的是：
AB
（A）库仑扭秤的主要部分是在一根细金属丝下面悬挂一根玻璃棒，棒的一端有一个金属小球A，另一端是一个平衡小球B．在离A不远处放一个跟A相同的金属球C．
（B）如果A、C球带同种电荷，它们间的斥力使玻璃棒转过一个角度，从它扭转的角度可以计算出电荷间相互作用力的大小．
（C）在实验过程中一定要把该实验装置的玻璃罩内抽成真空的．
（D）在实验过程中一定要使A、B球带同种等量的电荷．
其他：
27．伽利略在研究自由落体运动规律时做了着名的斜面实验，实验中他将接近光滑的直木板槽倾斜固定，让铜球从木板槽顶端沿斜面由静止滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究铜球的运动路程s和时间t的关系，伽利略得到的结论是s
________；
若将此实验结论做合理外推，也可适用于自由落体运动，其原因是铜球在斜面上运动的加速度（）．
A．与铜球质量成正比B．与斜面倾角成正比
C．随斜面倾角的增大而增大D．不随斜面倾角的变化而变化
其他:
27．（6分）
（1）如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________（用符号表示）
（2）用“油膜法”来粗略估测分子的大小，是通过一些科学的近似处理，这些处理有：
_______________________________________________________________________________。
（3）（单选）某同学通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏大，可能是由于（）
（A）油酸未完全散开
（B）油酸溶液浓度低于实际值
（C）计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格
（D）求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
27．（6分）
（1）dacb（1分）
（2）把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜，把形成油膜的分子看做紧密排列的球形分子（2分）（3）A（3分）
拓展实验
29．（8分）某同学利用图a装置探究轻质弹簧的弹性势能与弹簧形变量之间的关系。
一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连:
弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图（a）所示。
向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放。
小球离开桌面后落到水平地面上。
通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。
已知重力加速度大小为g。
为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的_______ABC_____（填正确答案标号）。
A．小球的质量mB．小球抛出点到落地点的水平距离s
C．桌面到地面的高度hD．弹簧的压缩量△xE．弹簧原长l0
（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek＝__
_________。
（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s-△x图线。
从理论上可推出:
如果h不变，m增加，s—△x图线的斜率会___减小____（填“增大”、“减小”或“不变”）;
（4）设图（b）s-△x图线的斜率为k，用测量量和已知量表示出Ep与△x的函数关系式。
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