高考物理实验专项训练试题2.docx
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高考物理实验专项训练试题2
2010年高考实验专项训练---（力学实验）
一、基本测量工具
1．请读出下列尺子的数值：
（A）20.9mm，（B）1.355cm，（C）42.06mm，（D）1.094cm，
（E）3.935mm，（F）1.230mm。
二、研究匀变速直线运动
2．小车以某一初速沿水平长木板向左作匀减速运动，长木板左端外有一传感器，通过数据采集器和计算机相连，可测得小车在t时刻离传感器的距离S（如图）。
现测得小车在初始时刻离传感器的距离为S1，以后每隔0.1s离传感器的距离分别为S2、S3、S4、S5，测得的数据如下表，（距离单位为cm）
S1
S2
S3
S4
S5
29.94
20.80
13.22
7.21
2.78
根据表格中所测得的数据，求：
（结果一律取3位有效数字）
⑴小车离传感器为S3时小车的瞬时速度v3＝0.680m/s；
⑵小车运动的加速度α＝-1.57m/s2
和初速度v1＝0.993～0.994m/s。
3．如图（a）所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。
起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距离。
启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。
打点计时器使用的交流电频率为50Hz。
图（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。
（1）根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为_________m/s2。
（结果保留两位有效数字）
（2）打a段纸带时，小车的加速度是2.5m/s2。
请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的_________。
（3）如果取重力加速度10m/s2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_________。
1、答案：
（1）5.0m/s2（结果是4.8m/s2的得1分）；
（2）D4到D5中某一位置；（3）1:
1。
解析：
（1）
=5.0
（2）从第一段数据可以看出
，从D4到D5中只增加了0.06mm，所以应该在D4到D5中某一位置速度最大。
（3）在第一段匀加速过程中，根据牛顿第二定律建立方程，对重物：
对小车：
在小车匀减速时：
联立以上方程，可解出
1：
1
三、探究弹力和弹簧伸长的关系
4．在《探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系》实验知道在弹性限度内，弹簧弹力F与形变量x成正比，并且不同弹簧，其劲度系数也不同。
某中学的探究学习小组从资料中查到：
弹簧的劲度系数与弹簧的材料和形状有关。
该学习小组想研究弹簧的劲度系数与弹簧长度的关系，现有A、B、C、D四根材料和粗细完全相同仅长度不同的弹簧。
（1）学习小组的同学们经过思考和理论推导，各自提出了自己的看法，其中甲同学认为弹簧的劲度系数可能与弹簧长度成正比，同学乙认为弹簧的劲度系数可能与弹簧长度成反比，甲、乙有一位同学的看法是正确的。
你认为正确的是乙（填“甲”或“乙”），就这一环节而言，属于科学探究中的哪个环节C（填序号）。
A．分析与论证B．进行实验与收集证据C．猜想与假设D．制定计划与设计实验
（2）为验证甲、乙谁的看法正确，可通过实验完成，实验器材除上述弹簧，已知质量的几
个钩码外，还需要的实验器材是铁架台、刻度尺。
（3）探究学习小组进行实验记录的数据如下：
实验数据记录表（见上表）（g=10m/s2）
请完成上述表格，从实验表格中得出的结论为：
在实验允许的误差范围内，弹簧的劲度系数与弹簧长度成反比。
原长
砝码质量
弹簧长度
弹簧伸长量x
弹簧劲度系数K
弹簧A
10.00cm
0.3Kg
13.00cm
3.00cm
100N/m
弹簧B
15.00cm
0.1Kg
16.49cm
1.49cm
67.1N/m
弹簧C
20.00cm
0.2Kg
24.00cm
4.00cm
50N/m
弹簧D
30.00cm
0.1Kg
32.99cm
2.99cm
33.4N/m
5．一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，进行了如下实验：
在离地面高度为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一个小钢球接触．当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示．让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小钢球在空中飞行后落在水平地面上，水平距离为s．
（1）请你推导出弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式：
（2）弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示：
弹簧的压缩量x（cm）
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
小钢球飞行的水平距离s（cm）
1.01
1.50
2.01
2.49
3.01
3.50
根据上面的实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系为Ep与x2成正比，并说明由：
由表中数据可看出，在误差范围内，x正比于s，又
，所以Ep正比于x2．
四、验证力的平行四边形定则
6．
（1）某同学做“研究共点力的合成”实验时，主要步骤是：
A．在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点，在橡皮条的另一端栓上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记下O点的位置和两个弹簧秤的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E．只用一只弹簧秤，通过弹簧秤拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按相同标度作出这个力F’的图示；
F．比较F’和F，看它们是不是相同，得出结论；
上述步骤中：
（1）有重要遗漏的步骤是CEF（填序号）；
（2）相应的遗漏内容分别是记下两个弹簧秤的细绳方向；结点到达O位置；改变两个力的夹角，再做一组（或几组）
（3）如图所示，是某同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中，根据实验数据按照一定的标度画出的力的图示。
F1、F2、F、
中不是由弹簧测力计测得的力是_F/__（填字母）。
在该实验中需要记录和观察的是_____。
A．记录F1、F2的大小和方向
B．记录F1、F2的夹角
C．观察F1、F2的大小是否在误差允许范围内相同
D．观察F、
的大小和方向是否在误差允许范围内相同
五、验证牛顿第二定律
7．在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器（发射器）随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端．实验中把重物的重力作为拉力F，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据．
（1）实验中使用位移传感器和计算机，可以便捷地获取信息和处理信息，所获取的信息是___在连续相等时间内的位移___；
（2）在坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线；
（3）从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是：
倾角过大，未平衡摩擦力_；
（4）如果实验时，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，如图（b）所示．从理论上分析，该实验图线的斜率将_变大_．（填“变大”，“变小”，“不变”）
8．（10分）某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力F及质量m间关系的实验．图（a）为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力，小车运动加速度a可由纸带上点求得．
（1）图（b）为某次实验得到的纸带（交流电的频率为50Hz），由图中数据求出小车加速度值为
2.6—3.4m/s2；
（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的
数据如表中所示，根据表中数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线；从图线中得到F不变时小车加速度a与质量m间定量关系是__a＝1/（2m）__；
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/ms－2
1.90
1.72
1.49
1.25
1.00
0.75
0.50
0.30
小车质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
4.00
3.50
3.00
2.5
2.00
1.40
1.00
0.60
（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图（C），该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是：
实验前未平衡摩擦力
9．某实验小组的同学，在探究一斜面的滑动摩擦因数μ的实验时，让一滑块（可视为质点）沿倾角为
的斜面滑下，用每隔0.1s曝光一次的频闪照相机拍摄下不同时刻滑块的位置照片，如图甲所示。
拍得滑块经过的五个连续位置A、B、C、D、E，再经过测量、计算得到滑块通过B、C、D、E各点的速度，取滑块经过A点时t0=0，在v-t图中描出了相对应的坐标点，如图乙所示，请完成下列问题。
（取g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8）（计算结果保留一位有效数字）
（1）在坐标（图乙）中画出小球向下运动的v—t图象
（2）根据乙图，得出小球在位置A的速度大小vA=m/s,加速度大小
=m/s2,
（3）根据乙图，计算出斜面的滑动摩擦因数μ=.
答案：
0.5；0.4
六、探究动能定理
10．（Ⅰ）测量滑块在运动过程中所受的合外力是“探究动能定理”实验要解决的一个重要问题。
为此，某同学设计了如下实验方案：
A．实验装置如图所示，一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起。
调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；
B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿
长木板向下做匀加速直线运动。
请回答下列问题：
①滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出
点的分布应该是等间距（或均匀）；
②滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小等于钩
码的重力大小（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
（Ⅱ）某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。
图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦。
实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。
（1）该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为O点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到O之间的距离，并计算出它们与O点之间的速度平方差：
，填入下表：
以
为纵坐标，以s为横坐标在方格纸中作出
图象.若测出小车质量为0.2kg，结合图象可求得小车所受合外力的大小为0.25N
（2）若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围．你认为主要原因是小车滑行时所受摩擦阻力较大，
实验操作中改进的措施是使导轨倾斜一定的角度以平衡摩擦力
11．（8分）如图（a）所示的装置可以验证变力做功情况下的动能定理：
在一辆小车上安装两挡光片a、b和位移传感器的发射端，光电门传感器、位移传感器的接收端、力传感器安装在水平放置的固定光滑轨道上，将两块磁铁分别安装于力传感器的受力端和小车上对应的位置，且同性磁极相对。
让小车向力传感器方向运动，当挡光片a经过光电门传感器时，计算机记录下此时小车的速度v0，同时触发力传感器以及位移传感器工作，当挡光片b经过光电门时，计算机再次记录下此时小车的速度vt，同时力传感器和位移传感器停止工作，便可得到这一过程的小车所受的磁力和位移的F-s图像，如图（b）所示。
（1）若小车的质量为m，请写出计算小车动能的增量ΔEk的表达式：
___
mvt2-
mv02___。
（用已知量和测量量表示）
（2）小车在这一过程做加速度___变大__、速度__变小_的运动。
（选填“变大”、“不变”或“变小”）
（3）计算机通过F-s图线可以算出磁力在这一过程中所做的功。
请根据学过的知识写出根据F-s图线估算磁力在这一过程所做功大小的方法：
_估算图线下方的面积，其大小即为磁力在这一过程所做功大小。
七、验证机械能守恒定律
12．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源有220V的交变电流和学生电源，学生电源的输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否
等于增加的动能．
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对
应的字母填在下面的空行内．
答：
．
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．打出的纸带如图所示，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据答案：
这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：
a=
．
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是重锤质量m．试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F＝
．
13．某研究性学习小组用如图（a）所示装置验证机械能守恒定律．让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即
mv2=mgh．直接测量摆球到达B点的速度v比较困难．现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出v．
如图（a）中，悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出作平抛运动．在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定出A、B点的投影点N、M．重复实验10次（小球每一次都从同一点由静止释放），球的落点痕迹如图（b）所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐．用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律．已知重力加速度为g，小球的质量为m．
（1）根据图（b）可以确定小球平抛时的水平射程为65.0cm．
（2）用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0=
．
（3）用测出的物理量表示出小球从A到B过程中，重力势能的减少量ΔEP=
，
动能的增加量ΔEK=
．
八、验证动量守恒定律
14．（6分）用如图所示的装置验证碰撞中的动量守恒定律，图中MN是一个竖直放置的木板，木板上依次固定有白纸和复写纸，其实验步骤如下：
A．用天平测量小球A、B质量m1、m2
B．不放小球B，让小球A从斜面上某一位置由静止释放，撞到复写纸的D点；
C．在斜槽末端放置小球B，从B球球心等高处向竖直挡板作垂线BO，在白纸上描出O点位置；
D．让小球A从斜面上某一位置由静止释放，碰撞后A、B分别到复写纸上的E、C两点；
E．用刻度尺测量OC、OD、OE;
（1）小球A、B质量关系为m1__>__m2（填“=”、“>”或“<"）;
（2）如果等式
成立，则动量守恒；
（3）请你写出一条减少实验误差的建议多次释放小球，求平均落点；保证斜轨末端水平；每次从同一点释放小球A。
15．用如图所示实验装置来验证动量守恒定律，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，球心离地面高度为H；质量为mA的钢球A用细线栓好悬挂于O点，当细线被拉直时O点到球心的距离为L，且细线与竖直线之间夹角为
；A球由静止释放，摆到最低点时恰与B球发生正碰，碰撞后，A球把轻质指示针C推移到与竖直线夹角为
处，B球平抛落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，用来记录B球的落点。
①用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后A、B两球
的动量（设A、B两球的碰前动量分别为PA、PB；碰后动量分别为PA′、PB′），则：
PA= ；PA′= ；PB=；PB′= ：
写出验证动量守恒的表达式：
。
②请你提供两条提高实验精度的建议：
。
①
；
；0；
；
②让小球A多次从同一位置摆下，求B球位置的平均落点；α角取值不要太小；球A质量尽量比球B质量大。
九、综合练习：
16．某探究小组设计了如下的探究橡皮筋的弹性势能与拉长量之间关系的实验：
将一块
长放在桌面上调至水平，橡皮筋一端固定在墙上，另
一端被静止的小车拉长d，小车释放后沿长木板运动，
带动穿过打点计时器的纸带，如下图所示。
打点计时
器电源频率为50Hz，小车质量为0.2kg,实验进行了三
组，各次小车由静止开始运动的位置不同（即橡皮筋
的拉长量d不同），分别打出纸带，选择了三种类型的
纸带如下图所示（图中最下面的是直尺）。
（1）根据纸带数据完成以下表格，其中Vmax为小车橡皮筋拉动的最大速度：
实验序号
1
2
3
dn（cm）
5
10
20
Vmax（m/s）
（2）橡皮筋的弹性势能Ep与橡皮筋拉长量d之间的函数关系式是Ep=。
（3）要减少实验误差，该设计可改进的措施是 。
（1）2.00，4.00，8.00
（2）160d2
（3）实验前应将木板左端适当垫高些，直到小车不受拉力时能沿木板匀速运动。
17．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：
（1）该电动小车运动的最大速度为1.5m/s；
（2）该电动小车的额定功率为1.2W。
18．
如图所示是测量物块与木板间的动摩擦因数的实验装置。
物块放在长木板上，木板固定在水平桌面上物块前有轻小动滑轮，沙桶和弹簧秤通过绕在滑轮上的细绳相连，放手沙桶后，物块在木板上做匀加速运动。
（板上面空间的细绳均水平，不计滑轮的摩擦）
（1）要完成本实验，还缺少的器材是（并指明它们各自的用途）
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
（2）设物块的质量为m，加速度为a，弹簧秤的示数为F，动摩擦因数为
，则它们之间的关系是____________________。
（3）若以图象法处理数据，并且使得到的图象是一条倾斜的直线，应该以__________为横轴、加速度a为纵轴建立坐标系。
（4）如果该图线的纵轴截距的大小等于b，且重力加速度g为已知，则动摩擦因数
=_____。
（1）①天平，用于测量物块的质量m；
②打点计时器、低压电源、纸带，用于测量物块的加速度a；
③直尺，用于处理纸带及作图线。
（2）2F-μmg=ma。
（3）物块运动中弹簧秤的示数F。
（4）
。
19．理论分析可得出弹簧的弹性势公式
（式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧长度的变化量）。
为验证这一结论，A、B两位同学设计了以下的实验：
①两位同学首先都进行了如图甲所示的实验：
将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球，稳定后测得弹簧伸长d。
②A同学完成步骤①后，接着进行了如图乙的实验：
将这根弹簧竖直地固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上，然后竖直在套上一根带有插销孔的长透明塑料管，利用插销压缩弹簧。
拔掉插销时，弹簧对小球做功，使小球弹起，测得弹簧的压缩量x和小铁球上升的最大高度H。
③B同学完成步骤①后，接着进行了如图丙的实验：
交过根弹簧放在水平桌面上，一端固定在竖直的墙上，另一端被小铁球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小铁球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L。
（1）A、B两位同学进行图甲所示的实验目的是为了确定什么物理量？
请用m、d、g表示所求的物理量
__________________________________________________
（2）如果
成立，那么A同学测出的物理理x与d、H的关系式是：
x=__________________，B同学测出的物理量x与d、h、L的关系式是：
x=________________________
（3）试分别分析两位同学实验误差的主要来源_________________________________________________。
（1）确定弹簧的劲度系数k
（2）
（3）A同学实验时，不易精确确定小球上升的最大高度，
而且小球上升时有可能与塑料管内壁接触，产生摩擦从而带来实验误差。
B同学实验时，小铁球与桌面之间的摩擦会给实验带来误差。
20．现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律。
给定的器材如下：
一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺、天平、砝码、钩码若干。
实验步骤如下（不考虑摩擦力的影响），在空格中填入适当的公式或文字。
（1）用天平测出小车的质量m
（2）让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。
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