高考物理大二輪專題復習 考前增分練 實驗題專練部分 力學實驗的設(shè)計與探究1某同學用如圖1所示的實驗裝置來“驗證力的平行四邊形定則”三條細繩結(jié)于O點分別與兩彈簧測力計和鉤碼相接圖1(1)實驗步驟如下：A彈簧測力計A掛于固定在豎直木板上的P點；B結(jié)點O下的細繩掛鉤碼C；C手持彈簧測力計B緩慢向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置；D記下鉤碼的質(zhì)量、結(jié)點O的位置、讀出并記錄彈簧測力計A和B的示數(shù)、記錄_(2)在實驗過程中，下列哪些情況會對實驗結(jié)果產(chǎn)生誤差？_(選填選項前的字母)A木板不豎直BA彈簧測力計外殼的重力CB彈簧測力計的拉力方向沒有保持水平D改變彈簧測力計B的拉力進行多次實驗時，結(jié)點O的位置發(fā)生變化(3)某次實驗中該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請你提出解決問題的一個辦法_答案(1)三條細線(拉力)的方向(2)A(3)減小彈簧測力計B的拉力；或減小鉤碼C的質(zhì)量；或減小AO與BO之間的夾角解析(1)矢量和不僅與大小有關(guān)，與方向也有關(guān)，所以得記下鉤碼的質(zhì)量、結(jié)點O的位置、讀出并記錄彈簧測力計A和B的示數(shù)、還有記錄三條細繩(拉力)的方向(2)木板不豎直時，鉤碼和木板間有摩擦力會產(chǎn)生誤差；B、C對實驗無影響；結(jié)點O的位置發(fā)生變化是一種錯誤操作2在“探究小車速度隨時間的變化規(guī)律”實驗中圖2(1)某同學采用如圖2所示的裝置進行試驗，_(選填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，_(選填“需要”或“不需要”)測量小車的質(zhì)量(2)該同學在研究小車運動時打出了一條紙帶，如圖3所示在紙帶上，連續(xù)5個點為一個計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點之間的距離見下表，并畫出對應(yīng)的圖線(其中橫坐標數(shù)值表示第幾個0.1 s，縱坐標對應(yīng)的是該0.1 s內(nèi)物體的位移)如圖4所示則小車的速度隨時間_(選填“是”或“不是”)均勻變化；整個過程中小車的平均加速度為_ m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)圖3圖4時間t/0.1 s123456相鄰計數(shù)點的距離xn/cm1.452.453.464.445.456.46答案(1)不需要不需要(2)是1.0(0.951.1均可)解析(1)本實驗的目的是探究小車速度隨時間的變化規(guī)律，故不需要平衡摩擦力，也不需要測量小車的質(zhì)量(2)由題圖知，小車的速度隨時間是均勻變化的，可求小車的加速度x6x15aT2，解得加速度a1.0 m/s2.3某課外興趣小組利用如圖5所示的實驗裝置研究“加速度與合外力的關(guān)系”圖5(1)實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可使木板適當傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是()A不掛鉤碼，放開沒有紙帶的小車，能夠自由下滑即可B不掛鉤碼，輕推沒有紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可C不掛鉤碼，放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可(2)該小組同學實驗時先正確平衡摩擦力，并利用鉤碼和小車之間連接的力傳感器測出細線上的拉力，改變鉤碼的個數(shù)，確定加速度a與細線上拉力F的關(guān)系，下列圖象中能正確表示該同學實驗結(jié)果的是_(3)在上述實驗中打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，某次實驗中一段紙帶的打點記錄如圖6所示，則小車運動的加速度大小為_ m/s2.(保留3位有效數(shù)字)圖6答案(1)D(2)A(3)7.50解析(1)平衡摩擦力時，使重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠做勻速直線運動，則摩擦力得到平衡選D.(2)因為拉力是由傳感器測出，已經(jīng)平衡了摩擦力，則加速度與拉力的關(guān)系圖線是過原點的傾斜直線，即加速度與拉力成正比選A.(3)根據(jù)xaT2，運用逐差法得，a7.50 m/s2.4某興趣小組的實驗裝置如圖7所示，通過電磁鐵控制的小球從A點自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門B時，通過與之相連的毫秒計時器(圖中未畫出)記錄下?lián)豕鈺r間t，測出A、B之間的距離h.實驗前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束圖7(1)若用該套裝置驗證機械能守恒，已知重力加速度為g，還需要測量的物理量為_AA點與地面間的距離HB小球的質(zhì)量mC小球從A到B的下落時間tABD小球的直徑d(2)用游標卡尺測得小球直徑如圖8所示，則小球直徑為_ cm，某次小球通過光電門毫秒計數(shù)器的讀數(shù)為3 ms，則該次小球通過光電門B時的瞬時速度大小為v_ m/s.圖8(3)若用該套裝置進行“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實驗，大家提出以下幾種猜想：Wv；Wv2；W.然后調(diào)節(jié)光電門B的位置，計算出小球每次通過光電門B的速度v1、v2、v3、v4，并測出小球在A、B間的下落高度h1、h2、h3、h4，然后繪制了如圖9所示的hv圖象若為了更直觀地看出h和v的函數(shù)關(guān)系，他們下一步應(yīng)該重新繪制()圖9Ahv2圖象 Bh 圖象Ch 圖象 Dh 圖象答案(1)D(2)1.143.8(3)A解析(1)根據(jù)機械能守恒定律知，需要知道速度和物體下落的高度，故選項D正確(2)游標卡尺是10分的，故游標卡尺的的讀數(shù)為1.14 cm，由平均速度來表示瞬時速度，故v3.8 m/s.(3)由于圖中曲線是開口向上的拋物線，故由數(shù)學知識可以猜到hv2關(guān)系，故選項A正確5(xx·河南豫東豫北名校五模)小宇同學看見一本參考書上說“在彈性限度內(nèi)，勁度系數(shù)為k的彈簧，形變量為x時的彈性勢能為Epkx2”，為了驗證該結(jié)論，他分別設(shè)計了下面的三個實驗(重力加速度用g表示)：實驗一：如圖10甲所示，在豎直掛著的彈簧下端掛上一個質(zhì)量為m的小球，測得其靜止后彈簧的形變量為d；實驗二：如圖乙所示，將同一根彈簧豎直固定在水平桌面上，并把同一個小球置于彈簧上端，在彈簧外側(cè)套一根帶插銷孔的內(nèi)壁光滑的透明長管，將彈簧壓縮后用插銷鎖定，測出彈簧壓縮量為x.拔掉插銷解除鎖定后，彈簧將小球彈起，測出小球上升的最大高度為H；實驗三：如圖丙所示，將這根彈簧置于光滑水平桌面上，一端固定，另一端通過前面的小球?qū)椈蓧嚎sx后釋放，測得桌面高度為h，小球最終落點與桌面邊沿的水平距離為L.圖10(1)由實驗一測得該彈簧的勁度系數(shù)k_；(2)若Epkx2成立，則實驗二中測出的物理量x與d、H的關(guān)系式是x_；(3)若Epkx2成立，則實驗三中測出的物理量x與d、h、L的關(guān)系式是x_.答案(1)(2)(3)L解析(1)如題圖甲所示，在豎直掛著的彈簧下端掛上一個質(zhì)量為m的小球，測得其靜止后彈簧的形變量為d，根據(jù)二力平衡得：Fmgkdk.(2)拔掉插銷解除鎖定后，彈簧將小球彈起，測出小球上升的最大高度為H，若Epkx2成立，根據(jù)小球和彈簧系統(tǒng)機械能守恒列出等式Epkx2mgH由解得x.(3)將彈簧壓縮x后釋放，小球初動能Ek10，小球離開桌面后，以初速度v0做平拋運動，則有Lv0thgt2可得v0L彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能，所以Epkx2mv解得xL.6某學習小組的同學欲“探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系”，在實驗室設(shè)計了如圖11所示甲、乙兩套裝置，圖中A為小車，B為打點計時器，C為彈簧測力計，P為小桶(內(nèi)有沙子)，一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置圖11(1)如果忽略滑輪與繩間的摩擦，小組成員認為：甲圖中彈簧秤的示數(shù)即為小車受到的拉力大?。灰覉D中彈簧秤示數(shù)的二倍為小車受到的拉力大小請判斷兩種分析是否正確，若不正確，請指明并簡要說出不正確的原因_.(2)選擇了上述一種合理的方法后，要順利完成該實驗，除圖中實驗儀器和低壓交流電源(含導線)外，還必需的兩個實驗儀器是_、_.(3)該實驗中發(fā)現(xiàn)小車受到的阻力對實驗結(jié)果影響較大，在長木板保持水平的情況下，請你利用該裝置測出小車受到的阻力，其方法是_(4)在上述實驗操作中，打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，某同學打出的一段紙帶如圖12所示，O、A、BF為打點計時器連續(xù)打出的計時點，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)求出小車運動時與紙帶上E點相對應(yīng)的瞬時速度vE_ m/s.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)圖12答案(1)的說法是正確的；的說法不正確，因為當小車加速運動時，要考慮滑輪的質(zhì)量，小車所受到的拉力小于(或不等于)彈簧秤示數(shù)的二倍(2)刻度尺天平(3)調(diào)整小桶內(nèi)沙子的質(zhì)量，輕推小車，使小車拖動紙帶做勻速運動，則彈簧秤的示數(shù)等于小車受到的阻力大小(4)1.39解析(1)在題圖甲中，小車的拉力等于彈簧秤的拉力，在題圖乙中，考慮到動滑輪的質(zhì)量m，設(shè)彈簧秤的拉力為F，小車對滑輪的拉力為FT，則2FFTma，知小車所受到的拉力小于(或不等于)彈簧秤示數(shù)的二倍(2)該實驗要計算出小車的動能，要測量小車的質(zhì)量，所以需要天平；要測量紙帶計時點之間的長度，還需要刻度尺(3)調(diào)整小桶內(nèi)沙子的質(zhì)量，輕推小車，使小車拖動紙帶做勻速運動，則彈簧秤的示數(shù)等于小車受到的阻力大小(4)E點的速度等于DF段的平均速度vE m/s1.39 m/s.7研究性學習小組為“研究勻變速直線運動的規(guī)律”和“測當?shù)氐闹亓铀俣取?，采用了如圖13所示的裝置，其中m150 g、m2150 g，開始時保持裝置靜止，然后釋放物塊m2，m2可以帶動m1拖著紙帶打出一系列的點，只要對紙帶上的點進行測量，即可研究勻變速直線運動某次實驗打出的紙帶如圖14所示，0是打下的第一個點，兩相鄰點間還有4個點沒有標出，交流電頻率為50 Hz.圖13圖14(1)系統(tǒng)的加速度大小為_ m/s2，在打點05的過程中，系統(tǒng)動能的增量Ek_ J.(2)忽略一切阻力的情況下，某同學作出的h圖象如圖15所示，則當?shù)氐闹亓铀俣萭_ m/s2.圖15答案(1)4.80.576(2)9.6解析(1)據(jù)題意，從紙帶可以求出系統(tǒng)的加速度：x56x45aT2，而相鄰計數(shù)點之間時間間隔為：T0.1 s，則加速度為：a4.8 m/s2，在打點05的過程中，系統(tǒng)動能的增量為：Ek(m1m2)v，計數(shù)點5的瞬時速度為：v52.4 m/s，則Ek0.576 J.(2)據(jù)(m2m1)gh(m1m2)v，整理得：，則圖象斜率為：k4.8，重力加速度為：g9.6 m/s2.8(xx·山東省濟南市二模)為了測量木塊與木板間動摩擦因數(shù)，某小組使用位移傳感器設(shè)計了如圖16甲所示實驗裝置，讓木塊從傾斜木板上一點A由靜止釋放，位移傳感器可以測出木塊到傳感器的距離位移傳感器連接計算機，描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t的變化規(guī)律，如圖乙所示圖16(1)根據(jù)上述圖線，計算0.4 s時木塊的速度v_ m/s，木塊加速度a_ m/s2；(2)為了測定動摩擦因數(shù)，還需要測量的量是_；(已知當?shù)氐闹亓铀俣萭)(3)為了提高木塊與木板間動摩擦因數(shù)的測量精度，下列措施可行的是_AA點與傳感器距離適當大些B木板的傾角越大越好C選擇體積較大的空心木塊D傳感器開始計時的時刻必須是木塊從A點釋放的時刻答案(1)0.41(2)斜面傾角(或A點的高度)(3)A解析(1)0.4 s時木塊的速度等于0.2 s0.6 s內(nèi)的平均速度，即v m/s0.4 m/s；根據(jù)xaT2，可求出木塊的加速度a m/s21 m/s2.(2)根據(jù)mgsin mgcos ma，可知測出傾斜角或A點的高度算出傾斜角(3)當A點與傳感器距離適當大些，可測出多組數(shù)據(jù)，求平均值，能提高測量精度，A正確；傾斜角越大，測得的數(shù)據(jù)越少，不利于提高測量精度，B錯誤；若選擇體積較大的空心木塊，在下降過程中，受空氣阻力變大，影響了動摩擦因數(shù)的測量，C錯誤；傳感器開始計時的時刻不一定是從A點釋放的時刻，只要根據(jù)中間一段的xaT2，就可算出加速度，D錯誤【解題方法技巧】力學實驗的復習策略強化總結(jié)提升能力力學實驗部分在高考中常以運動的研究為載體，考查速度、加速度等物理量的測量，或考查力學規(guī)律的驗證與探究，同時實驗原理的理解、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗誤差的分析仍然是高考考查的重點與熱點高考力學實驗題大部分是從課本中的學生實驗變形而來我們首先要掌握課本要求的基本的實驗原理和方法，在復習中要善于找出不同實驗在知識或能力要求上的共性和個性如：驗證機械能守恒定律實驗、驗證牛頓第二定律實驗、研究勻變速直線運動實驗在原理、操作、數(shù)據(jù)分析等要求上有很多共同點；驗證型實驗就是在一定的條件下測量出相關(guān)物理量并判斷規(guī)律是否成立，而探究型實驗本質(zhì)是驗證型實驗，只不過需要先進行物理上的推導或猜想