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1、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0.05 mm)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0 mm，游标读数为0.0530.15 mm，所以最终读数为：0 mm0.15 mm0.15 mm.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：运用装置甲完成“探究功与速度变化的关系”实验运用装置乙完成“验证机械能守恒定律”实验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

2、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50 Hz，图中刻度尺的最小分度为1 mm，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(1.501.56)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、

3、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0.100 kg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9.80 m/s2)已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)16356.043.633.828.81/k(m/N)0.

4、006 10.017 90.022 90.029 60.034 7(1)将表中数据补充完整：_，_.(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)81.70.012 2(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mgk(xx0)，解得kN/m81.7 N/m，0.012 2.(2) n图像如图所示(3)根据图像可知，k与n的关

5、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aF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“”或“”)(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)0.51解析(1)轨道水平时一定受到摩擦力为未平衡摩擦力时的图线

6、，所以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ag，图线与a轴的交点表示g，所以g2；图线与F轴的交点等于mg，摩擦力大小为1 N，小车和位移传感器发射部分的总质量m0.5 kg.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)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

7、证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M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50 Hz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BCD1.376(2015新课标全国)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50 Hz，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，还需测量的物理量是_(填正确答案标号)A物块的质

8、量 B斜面的高度C斜面的倾角答案(1)3.251.79(2)C解析(1)根据纸带数据可知：加速度a3.25 m/s2；打点C点时物块的速度vC1.79 m/s(2)由牛顿第二定律，得加速度agsingcos，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

9、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_答案靠近先接通电源待打点稳定后释放纸带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7.73 cm，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；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

10、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_答案6.93 cmA钩码重力超过弹簧弹力范围解析由乙图知，读数为14.66 cm，所以弹簧伸长14.667.736.93 cm；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

11、：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

12、、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T0.10 s，x15.90 cm，x26.46 cm，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)Mm(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；(

13、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(mM)a，解得a，以M为研究对象有绳子的拉力FMa，显然要有Fmg必有mMM，故有Mm，即只有Mm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xaT2，得a，代入数据，解得am/s20.56 m/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

14、，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200 g，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，am图线不经过原点，可能的原因是_.(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接

15、以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_，钩码的质量应满足的条件是_答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量解析(1)根据该同学描绘的加速度和钩码质量的图像是一条曲线而不是直线，所以是非线性关系(2)根据图(b)可知当钩码有一定质量，即细线有一定拉力时，小车加速度仍等于0，说明小车合力等于0，所以可能除拉力外小车还受到摩擦力作用(3)实验改进部分有两个要求，第一个就是图像不过原点，需要平衡摩擦力，所以调整轨道倾斜度，第二个就是图像是曲线，因为小车的合力即细线拉力并不等于钩码的重力，而加速度a，所以要近似为直线，就要求钩码的质

16、量远小于小车的质量，k近似为常量11现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示拍摄时频闪频率是10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s.数据如下表所示重力加速度大小g9.80 m/s2.单位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a_m/s2(保留3位有效数字)(2)因为_，可知斜面是粗糙的答案(1)4.30(2)物块加速度小于g5.88 m/s2(或

17、：物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)解析(1)频闪照相中相邻影像点的时间间隔相等，利用逐差法求物块的加速度a4.30 m/s2.(2)若物块沿光滑斜面下滑，对其受力分析，由牛顿第二定律可得ag5.88 m/s2，由物块加速度a小于物块沿光滑斜面下滑的加速度a，可知斜面是粗糙的12图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图实验步骤如下：用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；调整轻滑轮，使细线水平；让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB，求

18、出加速度a；多次重复步骤，求a的平均值；根据上述实验数据求出动摩擦因数.回答下列问题：(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图(b)所示，其读数为_cm.(2)物块的加速度a可用d、s、tA和tB表示为a_.(3)动摩擦因数可用M、m、和重力加速度g表示为_.(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于_(填“偶然误差”或“系统误差”)答案(1)0.960(2) (3)(4)系统误差解析(1)游标卡尺读数为9 mm120.05 mm9.60 mm0.960 cm(2)由vv2as，vA，vB，联立a(3)设细线的张力为T，对M有TMgM对m有mgTm联立两式得(4

19、)细线没有调整到水平，造成张力T不水平，若此时以T水平来分析计算，会造成测量值总是偏大或偏小，这种由于实验操作造成的误差，属于系统误差13(2015吉林三模)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动(1)用游标卡尺测量遮光

20、条的宽度b，结果如图乙所示，由此读出b_mm.(2)滑块通过B点的瞬时速度可表示为_(3)某次实验测得倾角30，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为Ek_，系统的重力势能减少量可表示为Ep_，在误差允许的范围内，若EkEp则可认为系统的机械能守恒(4)在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2d图像如图丙所示，并测得Mm，则重力加速度g_ m/s2.答案(1)3.85 mm(2) (3)、(m)gd(4)9.6解析(1)宽度b的读数为：3 mm170.05 mm3.85 mm；(2)由于光电门的宽度b很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度

21、滑块通过光电门B速度为：vB；(3)滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为Ek(Mm)()2系统的重力势能减少量可表示为：EpmgdMgdsin30(m)gd比较Ep和Ek，若在实验误差允许的范围内相等，即可认为机械能是守恒的(4)根据系统机械能守恒有： (Mm)v2(m)gd则v22gd若v2d图像，则图线的斜率：k2由图像可知：k则有g代入数据解得g9.6 m/s2命题立意本题旨在考查验证机械能守恒定律14(2015枣庄八中模拟)某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置：水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感

22、器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘实验时，保持轨道和细线水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动实现平衡摩擦力(1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？(回答“是”或“否”)(2)实验需要用游标卡尺测量挡光板的宽度l，如图2所示，则l_mm；(3)实验获得以下测量数据：小车(含传感器和挡光板)的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度l，光电门1和光电门2的中心距离x，某次实验过程：力传感器的读数F，小车通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t1、t2.小车通过光电门2后砝码盘才落地，重力加速度为g.该实验对小车需验证的表达式是_ (用实验中测出

23、的物理量表示)答案(1)否(2)5.50(3)Fxm0gxM()2()2分析(1)当用砝码盘和砝码的重力表示绳子的拉力时，要满足砝码和砝码盘的总质量要远小于小车的质量该实验绳子的拉力通过传感器测出，不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量(2)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读(3)该实验需验证小车所受合力做的功是否等于小车动能的变化量，结合极短时间内的平均速度表示瞬时速度得出通过光电门的速度，抓住平衡摩擦力时摩擦力与砝码的重力相等得出摩擦力的大小，从而得出需验证的表达式解析(1)因为小车的拉力可以通过传感器测量，不需要用砝码盘和砝码的总重力表示，所以不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量(2)游标卡尺的主尺读数为5 mm，游标读数为0.0510 mm0.50 mm，则最终读数为5.50 mm.(3)小车通过光电门1、2的瞬时速度分别为v1，v2小车动能的增加量为MvMvM()2()2合力做功为：FxfxFxm0gx所以验证的表达式为Fxm0gxM()2()2命题立意本题旨在考察探究功与速度变化的关系