高中物理力学实验习题含答案解析

力学实验第一部分五年高考题荟萃2009年高考新题一、选择题1.（09·广东理科基础·17）一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。下列表述正确的是（B）A．a的原长比b的长B．a的劲度系数比b的大C．a的劲度系数比b的小D．测得的弹力与弹簧的长度成正比解析：图象中的斜率表示劲度系数，可知a的劲度系数比b的大，B正确；与l的截据表示原长则a的原长比b的短，A错。2.（09·广东理科基础·18）“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如图8所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是高（C）A．实验时应先放开纸带再接通电源B．(S6一S1)等于(S2一S1)的6倍C．从纸带可求出计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0．02s解析：在“研究匀变速直线运动”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带，A错。根据相等的时间间隔内通过的位移有2)(atNMxxNM，可知(S6一S1)等于(S2一S1)的5倍，B错。根据B点为A与C的中间时刻点有txvACB2，C对；由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出,所以时间间隔为0.1s，D错。3.（09·全国卷Ⅰ·23）（10分）某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。实验步骤如下：①用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量m；②用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到水平桌面的垂直距离h2；③将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t1④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值；⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cos；⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，做出f-cos关系曲线。（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）：①斜面倾角的余弦cos=；②滑块通过光电门时的速度v=；③滑块运动时的加速度a=；④滑块运动时所受到的摩擦阻力f=；（2）测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示，读得d=。答案：（1）①shhs2212)(cos；②dt；③222tsda；④21222hhdmgmsst；（2）3.62cm解析：(1)物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动,受重力、支持力、滑动摩擦力,如图所示①；根据三角形关系可得到shhs2212)(cos,②根据tdtxv③根据运动学公式avx22,有avs22,即有222tsda；④根据牛顿第二定律mafmgsin,则有22212tsdmshhmgf；(2)在游标卡尺中，主尺上是3.6cm，在游标尺上恰好是第1条刻度线与主尺对齐，再考虑到卡尺是10分度，所以读数为3.6cm+0.1×1mm=3.61cm或者3.62cm也对。4.（09·全国卷Ⅱ·23）（13分）某同学得用图1所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图2所示。图2中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10m，1P、2P和3P是轨迹图线上的3个点，1P和2P、2P和3P之间的水平距离相等。完成下列填空：（重力加速度取29.8m／s）（1）设1P、2P和3P的横坐标分别为1x、2x和3x，纵坐标分别为1y、2y和3y，从图2中可读出12yy=____①_____m，12yy=____②______m，12xx=____③______m（保留两位小数）。（2）若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动。利用（1）中读取的数据，求出小球从1P运动到2P所用的时间为______④__________s，小球抛出后的水平速度为________⑤__________ms／（均可用根号表示）。（3）已测得小球抛也前下滑的高度为0.50m。设1E和2E分别为开始下滑时和抛出时的机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失，121100%EEE=________⑥__________%（保留两位有效数字）答案：①0.61；②1.61；③0.60；④0.20；⑤3.0；⑥8.2；解析：本题考查研究平抛运动的实验.由图可知P1到P2两点在竖直方向的间隔为6格,P1到P3两点在竖直方向的间隔为16格所以有12yy=0.60m.31yy=1.60m.P1到P2两点在水平方向的距离为6个格，则有12xx=0.60m.(2)由水平方向的运动特点可知P1到P2与P2到P3的时间相等,根据2atx,解得时间约为0.2s,则有smtxvo/0.32.060.0(3)设抛出点为势能零点,则开始下滑时的机械能为E1=mgh=mg/2,抛出时的机械能为E2=221omv=4.5m,则根据121EEE0.082。5.（09·上海物理·17）（6分）如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度。（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大答案：（1）小车的总质量，小车所受外力，（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C，解析：（1）因为要探索“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受外力；（2）由于OA段a-F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：mgMa得mgFaMM，而实际上()mgaMm，可见AB段明显偏离直线是由于没有满足Mm造成的。6.（09·上海物理·18）（6分）利用图A．实验可粗略测量人吹气产生的压强。两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时的静止位置与管口B的距离x，落地点C与管口B的水平距离l。然后多次改变x，测出对应的l，画出l2-x关系图线，如图B．所示，并由此得出相应的斜率k。（1）若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0＝________。（2）假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g，大气压强p0均为已知，利用图B．中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p＝________。（3）考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则（2）中得到的p与实际压强相比________（填偏大、偏小）。答案：（1）lg2h，（2）p0＋kmg4Sh，（3）偏小，解析：小球从B点飞出后做平抛运动，则有0lvt，212hgt联立解得02gvlh；在吹小球的过程中，由动能定理可得：2220011()2224gmglPPSxmvmlhh即：20()4PPShlxmg，可知直线的斜率0()4PPShkmg可得04kmgPPSh。若考虑实验中小球与玻璃管的摩擦则得到的p与实际压强相比应偏小。7.（09·上海·8）小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，其装置如下图所示。在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端。小明同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据。（D）则以下表述正确的是①四个挡光片中，挡光片I的宽度最小②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度A．①③B．②③C．①④D．②④8.（09·山东·23）(12分)请完成以下两小题。（1）某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小事物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉字，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第二条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细胞挂一重物。①为完成实验，下述操作中必需的是。a．测量细绳的长度实验次数不同的挡光片通过光电门的时间（s）速度（m/s）第一次I0.230440.347第二次Ⅱ0.174640.344第三次Ⅲ0.116620.343第四次Ⅳ0.058500.342b．测量橡皮筋的原长c．测量悬挂重物后像皮筋的长度d．记录悬挂重物后结点O的位置②钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次实验证，可采用的方法是答案：（1）①bcd；②更换不同的小重物；9.（09·安徽·21.Ⅲ）（6分）探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所师，实验主要过程如下：（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……；（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度1v、2v、3v、……；（3）作出Wv草图；（4）分析Wv图像。如果Wv图像是一条直线，表明∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝2v、W∝3v、W∝v等关系。以下关于该试验的说法中有一项不正确．．．，它是___________。A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……。所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……。B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。III答案：D。解析：本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系。这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度，而不整个过程的平均速度，所以D选项是错误的。10.（09·天津·9）（3）如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力和速度。①所需器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需（填字母代号）中的器材。A.直流电源、天平及砝码B.直流电源、毫米刻度尺C.交流电源、天平及砝码D.交流电源、毫米刻度尺②通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度，除作v-t图象外，还可作图象，其纵轴表示的是，横轴表示的是。（3）答案：①D，hv22，速度平方的二分之一，重物下落的高度。解析：本题考查用打点计时器测重力加速度。涉及器材的选取和用图像处理数据的方法。①打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无关，所以不要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，选D。②由公式ghv22，如绘出hv22图像，其斜率也等于重力加速度。11.（09·四川·（2）气垫导轨(如图甲)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。为了验证动量守恒定律，在