版高考物理复习专题演练专题七力学实验.pdf

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1、 力学实验(一)两年高考真题演练 1(2015 新课标全国卷，22)某物理小组的同学设计了一个粗测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 R0.20 m)。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 1.00 kg；(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

2、)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 9.80 m/s2，计算结果保留 2 位有效数字)2(2015 新课标全国卷，22)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。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(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离。(1)物块下滑时的加速度 a_ m/s2，打 C 点时物块的速度v_ m/s；(2)已知重力加速度大小为 g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(

3、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 3(2015 山东理综，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：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。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标记为 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 0.50 N，测出所对应的 l，部分数据如下表所示：F(N)0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l(cm)l0 10.97 12.02 13.

4、00 13.98 15.05 找出中 F2.50 N 时橡皮筋两端的位置，重新标记为 O、O，橡皮筋的拉力记为 FO O。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盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号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小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间点，将两笔尖的位置标记为 A、B，橡皮筋 OA 段的拉

5、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画出 Fl 图线，根据图线求得l0_cm。(2)测得 OA6.00 cm，OB7.60 cm，则 FOA的大小为_N。(3)根据给出的标度，作出 FOA和 FOB的合力 F的图示。(4)通过比较 F与_的大小和方向，即可得出实验结论。4(2014 新课标全国卷，22)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

6、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_。(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_。盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号根据以上数据可求出小车经过凹

7、形桥最低点时对桥的压力为小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间5(2014 新课标全国卷，23)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：一均匀长弹簧竖起悬挂，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；通过旁边竖起放置的刻度尺，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

8、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。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/Nm1 163 56.0 43.6 33.8 28.8 1k/mN1 0.006 1 0.0179 0.022 9 0.029 6 0.034 7(1)将表中数据补充完整：_；_。(2)以 n 为横坐标，1k为纵坐标，在图(

9、b)给出的坐标纸上画出1kn图象。(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与其自由长盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号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小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间度 l0(单位为 m)的关系的表达式为 k_N/m。考点 7 力学实验(

10、一)一年模拟试题精练 1(2015 河南省八市重点高中高三联考)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。(1)弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为 L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为 LA；在砝码盘中每次增加 10 g 砝码，弹簧长度依次记为 L1至 L6，数据如下表：代表符号 L0 LA L1 L2 L3 L4 L5 L6 数值(cm)25.35 27.35 29.34 31.31 33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一个数值记录不规范，代表符号为_。由表可知所用刻度尺的最小分度为_。(2)如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值(填“L0”或“

11、LA”)。(3)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_g(结果保留两位有效数字，重力加速度取 9.8 m/s2)。2(2015 济南高三期末)某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”。三条细绳结于 O 点分别与两弹簧测力计和钩码相接。(1)实验步骤如下：A弹簧测力计 A挂于固定在竖直木板上的 P 点；盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号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小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得

12、到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间B结点 O 下的细线挂钩码 C；C手持弹簧测力计 B 缓慢向左拉，使结点 O 静止在某位置；D记下钩码质量、结点 O 的位置、读出并记录弹簧测力计 A和B 的示数、记录_。(2)在实验过程中，下列哪些情况会对实验结果产生误差？答：_(填选项前的字母)A木板不竖直 BA弹簧测力计外壳的重力 CB 弹簧测力计的拉力方向没有保持水平 D改变弹簧测力计 B 拉力进行多次实验时，结点 O 的位置发生变化(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计 A的指针稍稍超出量程，请你提出解决问题的一个办法_。3(2015 安徽省宣城市八校高三联考)某同学用如图甲所示的装置

13、研究匀变速直线运动的规律。(1)实验开始前_(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，实验中_(填“需要”或“不需要”)保证悬挂的钩码质量要远小于小车的质量。(2)实验中，从打出的多条纸带中选取一条合适的纸带(图乙)，并在其上取了 O、A、B、C、D、E、F 共 7 个计数点，(每相邻两个计数点间还有四个计时点未画出)用刻度尺测出 A、B、C、D、E、F 六个计数点到 O 点的距离并填在下面的表格中 盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号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小车通过最低点时的速度

14、大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间线段 OA OB OC OD OE OF 数据/cm 0.54 1.53 2.92 4.76 7.00 9.40 打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz，则打 C 点时小车的速度为_m/s，小车运动的加速度为_m/s2，从释放小车到打 C 点时，小车运动的时间为_s(结果都保留两位有效数字)。(3)若小车的质量为 M450 g。打(2)问中纸带时悬挂钩码的质量为 m50 g，不计线与滑轮的摩擦，重力加速度 g10 m/s2，则小车运动过程中所受阻力为_N。4(2015 湖北省八校高三联考

15、)某小组利用图示实验装置来测量物块 A 和长木板之间的动摩擦因数 。把左端带有挡板的足够长的长木板固定在水平桌面上，物块 A置于挡板处，不可伸长的轻绳一端水平连接物块 A，另一端跨过轻质定滑轮挂上与物块 A质量相同的物块 B。并用手按住物块 A，使 A、B 保持静止。测量物块 B 离水平地面的高度为 h。释放物块 A，待物块 A静止时测量其运动的总距离为 s(物块 B落地后不反弹)。回答下列问题：(1)根据上述测量的物理量可知 _。(2)如果空气阻力不可忽略，该实验所求 值_。(填“偏大”或“偏小”)参考答案 盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示

16、该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号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小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间考点 7 力学实验(一)两年高考真题演练 1解析(2)由图(b)可知托盘称量程为 10 kg，指针所指的示数为 1.40 kg(4)由多次测出的 m 值，利用平均值可求 m1.81 kg。而模拟器的重力为 Gm0g9.8 N，所以小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 FNmgm0g 7.94 N；根据径向合力提供向心力，即 7.94 N(1.401.00)9.8 N0.4v2R

17、，解得 v1.4 m/s。答案(2)1.40(4)7.9 1.4 2 解 析 (1)根 据 纸 带 数 据 可 知，加 速 度a（xCDxDE）（xABxBC）4T23.25 m/s；打 C 点时物块的速度 vCxBD2T1.79 m/s(2)由牛顿第二定律得加速度 agsin g cos，所以要求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是斜面的倾角。答案(1)3.25 1.79(2)C 3 解析(1)做出 Fl 图象，如图甲所示，求得直线的截距即为 l0，可得 l010.0 cm(2)可计算橡皮筋的劲度系数 kF x2.50.05 N/m50 N/m 若 OA6.00 cm，OB7.60 cm，则橡

18、皮筋的弹力为 盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号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小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间Fk x50(6.007.6010.00)102 N1.80 N 则此时 FOAF1.80 N(3)FOBFOA1.80 N，两力的合力 F 如图乙所示。(4)通过比较 F 和 FO O的大小和方向，可得出实验结论。答案(1)10.0(9.8、9.9、10.1 均正确)(2)1.

19、80(1.70 1.90 均正确)(3)如图乙所示(4)FO O 4解析(1)把图(b)中各点连线，得到的是一条曲线，a 与 m 的关系是非线性的。(2)由图(b)可知，当钩码质量不为零时，在一定范围内小车加速度仍为零，即钩码对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度，故可能的原因是存在摩擦力。(3)若将钩码所受重力作为小车所受合力，则应满足三个条件，一是摩擦力被平衡，二是绳平行于轨道平面，此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力，设绳的拉力为 T，由 mgTma、TMa 有 TmMMmgmg1mM，可见当 m?M 时才有 Tmg，故第三个条件为 m?M。答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调

20、整轨道倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车质量 5解析(1)由胡克定律 Fk x 可得 kF xmgx2x020.19.8（5.264.06）102 N/m81.7 N/m。1k181.7 m/N0.012 2 m/N 盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号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小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间(2)通过描点作图可得到一条直线(见答案图)(3)由图线可知直线的斜率为0.03

21、560，故函数关系满足1k0.03560n，即 k1.71103n(N/m)。由于 60 匝弹簧的总长度为 11.88 cm；则 n 匝弹簧的原长满足 nl06011.88102，代入 k1.71103n，可得 k3.38l0 N/m。答案(1)81.7 0.012 2(2)如图所示(3)1.71103n(在1.67103n1.83103n之间均可)3.38l0(在3.31l03.62l0之间均可)一年模拟试题精练 1解析(1)由表格中的测量数据的单位可知，所用刻度尺的最小分度为 1 mm，读数时应读到最小分度的下一位，故 L3的数值记录不规范。(2)由于 mx 图象过坐标原点，所以横轴是弹簧

22、长度与 LA的差值。(3)图象的斜率与该地重力加速度的乘积为弹簧的劲度系数为：k mg x601039.812102 N/m4.9 N/m 根据表中的数据和胡克定律得 mgk(LxL0)，解得 m10 g。答案(1)L3 1 mm(2)LA(3)4.9 10 盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号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小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间2(1)三条细绳(拉力)的方向(2

23、)A(3)减小弹簧测力计 B 的拉力，或减小钩码 C 的质量，或减小 AO 与 BO 之间的夹角 3解析(1)本实验只要保证小车能做匀变速运动即可，不需要调节木板的倾斜度来平衡摩擦力，该实验不需要知道小车的合力，即不需要应使钩码质量远小于小车质量。(2)由于每相邻两个计数点间还有 4 个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔 t0.1 s，根据匀变速直线运动时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有：vCODOB2t0.047 60.015 320.1m/s0.16 m/s 设 O 到 A之间的距离为 x1，以后各段分别为 x2、x3、x4、x5、x6，根据匀变速直线运动的推论公式 xaT2可

24、以求出加速度的大小，有 x4x13a1T2，x5x23a2T2，x6x33a3T2，为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值 得a（a1a2a3）3（x4x5x6）（x1x2x3）9T2（OFOC）OC9T20.0940.029 20.029 290.01m/s20.40 m/s2，从释放小车到打点 C 时，小车运动的时间为，tvCa0.160.40 s0.4 s。(3)对于钩码，根据牛顿第二定律得，mgTma 盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号根据以上数据可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压

25、力为小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间对于小车，根据牛顿第二定律得，TfMa，解得 f0.3 N。答案(1)不需要 不需要(2)0.16 0.40 0.40(3)0.3 4解析(1)根据牛顿第二定律，对整体有 mgmg 2ma，对物体 A有 Tmg ma，解得 Tmgmg2，对 A应用动能定理得 Thmgs 0，解得 h2sh(2)如果空气阻力不可忽略，则空气阻力做负功，故所求动摩擦因数偏大 答案(1)h/(2sh)(2)偏大 盘秤上如图所示托盘秤的示数为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所示该示数为将小车从凹录各次的值如下表所示序号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小车通过最低点时的速度大小擦因数已知打点计时器所用电源的频率为物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图所示图中标出了五个连续点之间