高考物理压轴题--力学实验压轴题.pdf

高考物理压轴题-力学实验压轴题1.某实验小组的同学用如图所示的装置测量滑块与斜面间的动摩擦因数从 每次滑块都从斜面上由静止开始下滑，测出滑块每次下滑时遮光板到光电门所在位置的距离L及相应遮光时间t的值.用游标卡尺测量遮光板的宽度d,如图乙所示，则=cm.(2)为测出滑块与斜面间的动摩擦因数，本实验还需要测出或知道的物理量是(填下列序号).A.滑块和遮光板的总质量相B.斜面的倾角。C.当地的重力加速度g(3)实验中测出了多组L 和 f的值,若要通过线性图象来处理数据求n值,则 应 作 出 的 图 象 为；A.产L 图象 B.一 图 象D./?一 图象 C.d-1 图象t2.某同学用探究动能定理的装置测滑块的质量M.如图甲所示，在水平气垫导轨上靠近定滑轮处固定一个光电门.让一带有遮光片的滑块自某一位置由静止释放，计时器可以显示出遮光片通过光电门的时间tt非常小)，同时用米尺测出释放点到光电门的距离s.(1)该同学用螺旋测微器测出遮光片的宽度d,如图乙所示，则“=mm.(2)实验中多次改变释放点，测出多组数据，描点连线，做出的图像为一条倾斜直线，如图丙所示.图像的纵坐标s表示释放点到光电门的距离，则 横 坐 标 表 示 的 是.,1 1A.t B.F C.-D.-yt t(3)已知钩码的质量为图丙中图线的斜率为K 重力加速度为g.根据实验测得的数据，写出滑块质量的表达式/=.(用字母表示)3.为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M 为带滑轮的小车的质量，加为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计)弹簧测力计Q一四打点计时器加占Uu(1)实验时，一 定 要 进 行 的 操 作 是。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，实验中一定要保证砂和砂桶的质量相远小于小车的质量M(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两相邻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5 0 H z的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 m/s 2(结果保留两位有效数字)。单位：c m,1.4,1.9 2.3,2.83.3,3.81T T 10 1 2 3/T 11 5(3)以弹簧测力计的示数尸为横坐标，加速度为纵坐标，画出的小尸图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为仇求得图线的斜率为七 则小车的质量为 oC C 1 2A.2 t a n 6 B.-C.k D.t a n。k4.利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。甲(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 OA.动能变化量与势能变化量 B.速度变化量和势能变化量C.速度变化量和高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中,还必须使用的两种器材是 oA.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含祛码)(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点 A、B、C,测得它们到起始点。的距离分别为加、加、he。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为7。设重物的质量为根。从打0 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量AEp=,动能变化量AEk=o(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是A.利用公式口=8f计算重物速度 B.利 用 公式丫=质计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法5.某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律.主要实验步骤如下：甲将斜槽固定在水平桌面上，调整末端切线水平；将白纸固定在水平地面上，白纸上面放上复写纸；用重锤线确定斜槽末端在水平地面上的投影点。；让小球A 紧贴定位卡由静止释放，记录小球的落地点，重复多次，确定落点的中心位置。；将小球5 放在斜槽末端，让小球A 紧贴定位卡由静止释放，记录两小球的落地点，重复多次，确定 A 3 两小球落点的中心位置P、R;用刻度尺测量P、Q、R 距。点的距离尤|、马、不；用天平测量小球A B 质量叫、rn2；分析数据，验证等式叫 2=叫王+旭2天是否成立，从而验证动量守恒定律.请回答下列问题：(1)步骤与步骤中定位卡的位置应;(2)步骤与步骤中重复多次的目的是;(3)为了使小球A 与 8 碰后运动方向不变，4 8 质量大小关系为叫 m2(选填“”、“”或“=”)；(4)如图乙是步骤的示意图，则步骤中小球落点距。点的距离为 加.0PQRron491 13r13I I3乙6.某同学设计出如图所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t,当地的重力加速度为g。(1)为了验证机械能守恒定律，该 实 验 还 需 要 测 量 下 列 哪 些 物 理 量。A.小球的质量相B.AB之间的距离”C.小球从A到B的下落时间D.小球的直径4(2)小球通过光电门时的瞬时速度v=_(用题中所给的物理量表示)。(3)调整AB之间距离“，多次重复上述过程，作出 随”的变化图象如图所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线斜率5=o(4)在实验中根据数据实际绘出 一H图象的直线斜率为&(kko),则实验过程中所受的平均阻力/与小球重力mg的比值V=,x S x PO=！x 2叵x 3=速=(用八向表示)。3 3 4 47.某同学用气垫导轨做验证动能定理实验装置如图甲所示，重力加速度为g,按要求完成下列问题。(1)实验前先用游标卡尺测出遮光条的宽度测量示数如图乙所示，则遮光条的宽度d=mm。(2)实验中需要的操作是A.调节螺钉，使气垫导轨水平B.调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行C.滑块与遮光条的总质量M 一定要远大于钩码的质量mD.使滑块释放的位置离光电门适当远一些(3)按图示安装并调节好装置，开通气源，将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为 t,则物块通过光电门时的速度为v=(用测得的物理量字母表示)(4)若保持钩码质量不变，改变滑块开始释放的位置，测出每次释放的位置到光电门的距离x 及每次实验时遮光条通过光电门的时间A t,通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是 时才能符合实验要求。A.x t B.x-(t)2 C.x (I)1 D.x (t)28.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系.此外还准备了打点计时器及配套的电源、刻度尺、小车、钩码、导线、复写纸、纸带、小木块等.组装的实验装置如图所示.若要完成该实验，还需要的一个实验器材是.实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行.他这样做的目的是下列的哪个(填字母代号).A.避免小车在运动过程中发生抖动B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些.这 一 情 况 可 能 是 下 列 哪 些 原 因 造 成 的 (填字母代号).A.在接通电的同时释放了小车B.小车释放时离打点计时器太近C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D.钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力9.如图所示为“探究物体加速度与所受合外力关系”的实验装置.某同学的实验步骤如下：用天平测量并记录物块和拉力传感器的总质量M;调整长木板和滑轮，使长木板水平且细线平行于长木板；在托盘中放入适当的秩码，接通电源，释放物块，记录拉力传感器的读数R,根据相对应的纸带,求出加速度3；多次改变托盘中祛码的质量，重复步骤，记 录 传 感 器 的 读 数 求 出 加 速 度a”.请回答下列问题：(1)图乙是某次实验得到的纸带，测出连续相邻计时点0、A、B、C、D之间的间距为x i、X2、X3、X 4,若打点周期为T,则物块的加速度大小为2=(用XI、X2、X3、X4、T表示).(2)根据实验得到的数据，以拉力传感器的读数F为横坐标、物块的加速度a为纵坐标，画出a-F图线如图丙所示，图 线 不 通 过 原 点 的 原 因 是,图线斜率的倒数代表的物理量是(3)根据该同学的实验，还可得到物块与长木板之间动摩擦因数人 其值可用M、a-F图线的横截距F o和重力加速度g表示为,与真实值相比，测 得 的 动 摩 擦 因 数(填“偏大”或 偏小”).1 0.用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在。点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得以 C两点间距离s,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,然后由静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A、O之间的距离X。气垫导轨(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是V-。(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量。(填字母序号)A.弹簧原长 B.当地重力加速度 C.滑块(含遮光片)的质量(3)若气垫导轨左端比右端略高，弹 性 势 能 的 测 量 值 与 真 实 值 比 较 将 (填字母序号)A.偏大 B.偏小 C.相等参考答案1.0.225cm;BC;B【解析】(1)d=0.2cm+0.05mmx5=0.225cm.(2)设斜面的倾角为。，释放滑块时遮光条到光电门间的距离X,滑块经过光电门时的速度为v,物体在斜面上受到重力.支持力和摩擦力的作用，沿斜面的方向：mgsin9-nmgcose=ma,由导出公式2aL=v2-0,由于遮光片经过光电门的时间比较小，所以可以用遮光片经过光电门的平均速度表示瞬时速度，BP v=,联立解得 tanO-F,从公式中可以看出，摩擦因数与斜面的倾角8、遮t IgLrcosO光片的宽度d、重力加速度g、遮光时间t 以及释放滑块时遮光片到光电门间的距离L 有关，所以还需要测量的物理量为：斜面的倾角0 和释放滑块时遮光条到光电门间的距离L、当地的重力加速度g,故选项BC正确；j2 -j(3)实验中测出了多组L 及 t 的值，则有祥7 .二-,应作出的图象为F-图象；2gsmd-/dcosd)L L故选B.2kmg2.(1)1.880(2)D(3)-d【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度读数为1.5 m m,可动刻度读数为0.01x38.0 mm=0.380 m m,则最终读数为1.880 mm.滑块通过光电门的瞬时速度u=根据动能定理得：根g s=g(m +M)/=g(m +W),解得：S=二m -+-M-d 1r,因为图线为线性关系图线，可知横坐标表示;，故选D.2mg t2 t根据5 土 知，图线的斜率为：a=竽 丝 屋，解得滑块质量例=当 区 2mg t 2mg d23.BCD 1.3 D【解析】(1)1AE.本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶(包括砂)的质量远小于车的总质量，AE错误；B.该题是弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，B 正确；C.打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示数，C 正确；D.改变砂和砂桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F 变化关系，D 正确；故选：BCD,(2)相邻计数点间的时间间隔为7=3x0.02=0.06s,连续相等时间内的位移之差:Ax=0.5cm,根据Ax=4/得:A x_0.5xlQ-2T1 0.062m/s2=1.3m/s2 对a-尸图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数，此题，弹簧测力计的示数：2F=Ma,即2厂a=F,M。-尸图线的斜率为3则,M故小车质量为：M=-,k故D正确。故选D。1 ci 4.A AB AEP=mghs AE=m 2 C【解析】(1)1.验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量，故选A;(2)2.电磁打点计时器使用低压交流电源；需选用刻度尺测出纸带上任意连点见得距离，表示重锤下落的高度；等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平秤质量；故选AB;(3)34|,根据功能关系，重物的重力势能变化量的大小等于重力做的功的多少，打B点时的重力势能减小量：Ep=-mghB8点的速度为：所以动能变化量为:.=mv皿%4)2 .(4)5 J.由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故 C选项正确；5.(1)保持不变；(2)减少实验误差；(3)；(4)0.3 7 2 3 (0.3 7 2 1 0.3 7 2 4)【解析】(D 为使入射球到达斜槽末端时的速度相等，应从同一位置由静止释放入射球，即步骤与步骤中定位卡的位置应保持不变；(2)步骤与步骤中重复多次的目的是减小实验误差；为了使小球A与 3碰后运动方向不变，A、3质量大小关系为 町 加2；(4)由图示刻度尺可知，其分度值为1 m m,步骤中小球落点距。点的距离为O Q=3 7.2 女m=0.3 7 2 3 m .【解析】【详解】(1)根据机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此不需要测量质量，故 A错误；根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门B的距离H,故 B正确；利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故 C错误；利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故 D正确。故选B D。(2)已知经过光电门时的时间小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度；.d故丫=一；t(3)若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有：m g H=1 m v2;即：2 g H=()2t(4)乙图线”二 kH,因存在阻力，则有：m g H-f H=m v2f k-k所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为=mg 及7.5.45ABDD【解析】游标卡尺的主尺读数为5 m m,游标读数为CtttSE!9=0.45iifm,所以最终读数为5.45mm;(2)A项：调节螺钉，使气垫导轨水平，故 A 正确；B 项：为了使绳的拉力等于滑块的合外力，调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行，故 B 正确；C 项：对系统来说，无需滑块与遮光条的总质量M 远大于钩码的质量m,故 C 错误；D 项：使滑块释放的位置离光电门适当远一些，可以减小测量滑块运动位移的误关，故 D 正确。故选：ABD。滑块通过光电门的速度为：y=-；(4)由公式p c =司 6 月解得：r=，故选D。8.天平 D CD【解析】解:根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量,通过研究纸带来研究小车的速度,利用天平测量小车的质量，利用祛码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量，即还需要天平；实验过程中，为减少误差，提高实验的精确度，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，目的是消除摩擦带来的误差，即平衡摩擦力后，使细绳的拉力等于小车的合力，故选项D 正确，A、B、C 错误；)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，从功能关系看出：该实验一定有转化为内能的，即试验中有存在摩擦力没有被平衡掉；还有该实验要求，只有当小车的质量远大于祛码的质量时，小车的拉力才近似等于祛码的重力，故选项C、D正确，A、B 错误.9.(.+七)一0+)没有平衡摩擦力；M；=今；偏大；4T2Mg【解析】(1)根据,逐差法求出加速q度：=Ax=(x,+x,)-(x.+x,)号(x,+xd)+-(x,+x7-)t (2TY 47-(2)根据图像可知，当拉力大于Fo时;才产生加速度，所以原因为该同学在操作中没有平衡摩擦力(3)根据图像可知，当拉力等于死时，物块刚好产生加速度，所 以 瑞=M g,解得：=倭Mg10.(1)-;(2)C;(3)At【解析】(1)滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动，故可以用BC段的平均速度表示离开时的速度；则有:SV=-;t(2)弹簧的弹性势能等于物体增加的动能，故应求解物体的动能，根据动能表达式可知，应测量滑块的质量；故选C。(3)若气垫导轨左端比右端略高，导致通过两光电门的时间将减小，那么测得速度偏大，因此弹性势能的测量值也偏大；故选A.