專題17-力學(xué)實驗-2016年高考、聯(lián)考分類匯編（原卷版）

3/162016高考+聯(lián)考模擬物理試題分項解析專題17力學(xué)實驗（選修3-4）1．【2016·上海卷】（3分）在“用DIS研究機械能守恒定律”的實驗中，用到的傳感器是傳感器。若擺錘直徑的測量值大于其真實值會造成擺錘動能的測量值偏。（選填：“大”或“小”）。2．【2016·浙江卷】（10分）某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N/m。如圖1所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗。在保持彈簧伸長1.00cm不變的條件下，（1）若彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數(shù)是N（圖2中所示），則彈簧秤b的讀數(shù)可能為N。（2）若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)、彈簧秤b的讀數(shù)（填“變大”、“變小”或“不變”）。3．【2016·四川卷】（6分）用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點；在O點右側(cè)的B、C位置各安裝一個光電門，計時器（圖中未畫出）與兩個光電門相連。先用米尺測得B、C兩點間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的時間t，用米尺測量A、O之間的距離x。（1）計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達(dá)式是_______。（2）為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量_______。A．彈簧原長 B．當(dāng)?shù)刂亓铀俣? C．滑塊（含遮光片）的質(zhì)量（3）增大A、O之間的距離x，計時器顯示時間t將_____。A．增大 B．減小 C．不變4．【2016·全國新課標(biāo)Ⅲ卷】（10分）某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N=5個，每個質(zhì)量均為0.010kg。實驗步驟如下：（1）將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物快，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑。（2）將n（依次取n=1，2，3，4，5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s-t圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。（3）對應(yīng)于不同的n的a值見下表。n=2時的s-t圖像如圖（b）所示；由圖（b）求出此時小車的加速度（保留2位有效數(shù)字），將結(jié)果填入下表。n123450.200.580.781.00（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖（c）中補齊數(shù)據(jù)點，并作出a-n圖像。從圖像可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比。（5）利用a–n圖像求得小車（空載）的質(zhì)量為_______kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g=9.8m·s–2）。（6）若以“保持木板水平”來代替步驟（1），下列說法正確的是_______（填入正確選項前的標(biāo)號）A．a(chǎn)–n圖線不再是直線B．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線不過原點C．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大5．【2016·天津卷】某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動。①實驗中必要的措施是______。A．細(xì)線必須與長木板平行 B．先接通電源再釋放小車C．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 D．平衡小車與長木板間的摩擦力②他實驗時將打點計時器接到頻率為50HZ的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖所示（每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出）。s1=3.59cm，s2=4.41cm，s3=5.19cm，s4=5.97cm，s5=6.78cm，s6=7.64cm。則小車的加速度a=______m/s2（要求充分利用測量的數(shù)據(jù)），打點計時器在打B點時小車的速度vB=_______m/s。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）6．【2016·全國新課標(biāo)Ⅱ卷】（6分）某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實驗裝置如圖（a）所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物快，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。（1）試驗中涉及下列操作步驟：①把紙帶向左拉直②松手釋放物塊③接通打點計時器電源=4\*GB3④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是__________（填入代表步驟的序號）。（2）圖（b）中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果。打點計時器所用交流電的頻率為50Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的試驗中物塊脫離彈簧時的速度為_______m/s。比較兩紙帶可知，_________（填“M”或“L”）紙帶對應(yīng)的試驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。7．【2016·全國新課標(biāo)Ⅰ卷】（5分）某同學(xué)用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz。打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學(xué)在實驗中沒有記錄交流電的頻率，需要用實驗數(shù)據(jù)和其它題給條件進(jìn)行推算。（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為_________，打出C點時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________．（2）已測得=8.89cm，=9.50cm，=10.10cm；當(dāng)重力加速度大小為9.80m/，實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出為________Hz。8．【2016·北京卷】利用圖2裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。①為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的。A．動能變化量與勢能變化量B．速度變化量和勢能變化量C．速度變化量和高度變化量②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是。A．交流電源 B．刻度尺 C．天平（含砝碼）=3\*GB3③實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖3所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打Ｏ點到打Ｂ點的過程中，重物的重力勢能變化量＝，動能變化量＝。=4\*GB3④大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是。A．利用公式計算重物速度B．利用公式計算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采用多次實驗取平均值的方法⑤某同學(xué)想用下述方法研究機械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度v，描繪v2-h圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒。請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確。9．【2016·海南卷】某同學(xué)利用圖（a）所示的實驗裝置探究物塊速度隨時間的變化。物塊放在桌面上，細(xì)繩的一端與物塊相連，另一端跨過滑輪掛上鉤碼。打點計時器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50Hz。紙帶穿過打點計時器連接在物塊上。啟動打點計時器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運動。打點計時器打出的紙帶如圖（b）所示（圖中相鄰兩點間有4個點未畫出）。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運動為勻加速運動?；卮鹣铝袉栴}：（1）在打點計時器打出B點時，物塊的速度大小為_______m/s。在打出D點時，物塊的速度大小為_______m/s；（保留兩位有效數(shù)字）（2）物塊的加速度大小為_______m/s2。（保留兩位有效數(shù)字）10．（10分）【2016·江蘇卷】某同學(xué)用如題11–1圖所示的裝置驗證機械能守恒定律．一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點，光電門固定在A的正下方．在鋼球底部豎直地粘住一片寬帶為d的遮光條．將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間t可由計時器測出，取作為鋼球經(jīng)過A點時的速度．記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數(shù)t，計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk，就能驗證機械能是否守恒．（1）用ΔEp=mgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時的鋼球球心到之間的豎直距離．（A）鋼球在A點時的頂端 （B）鋼球在A點時的球心 （C）鋼球在A點時的底端用ΔEk=計算鋼球動能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如題11–2圖所示，其讀數(shù)為cm．某次測量中，計時器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球的速度為v=m/s．下表為該同學(xué)的實驗結(jié)果：他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的．你是否同意他的觀點？請說明理由．（4）請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議．一、選擇題1．【2016·安徽師大附中最后一卷】如圖所示，物理興趣小組用下圖測物塊A與桌面間動摩擦因數(shù)，按圖連接好裝置，托住A，繩恰繃直。由P點靜止釋放，B落地后不反彈，最終m停在Q點。測出B下落高度h，和PQ間距離s。已知A、B質(zhì)量均為m，則=，若考慮定滑輪的轉(zhuǎn)動的動能，測量值真實值。（選填“偏大”、“不變”、“偏小”）2．【2016·濟(jì)南市5月模擬（最后一卷）】為驗證在自由落體過程中物體的機械能是守恒的，某同學(xué)利用DIS設(shè)計了一個實驗，裝置如圖甲所示，圖中A為電磁鐵，B為光電門。有一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球通過電磁鐵從A處由靜止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得A、B間的距離為H，光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為t單位是毫秒。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間取9.8m／s2，且小球直徑d遠(yuǎn)小于A、B間的距離H。（1）用螺旋測微器測得小球的直徑如圖乙所示，則d=_____m。（2）多次改變高度H，重復(fù)上述實驗，作出的變化圖像如圖丙所示，該圖線斜率的理論值=___________ms-2·m-1。（保2位有效數(shù)字）（3）實驗中發(fā)現(xiàn)動能增加量△E總是稍小于重力勢能減少量△Ep，可能的原因是____________________________________________（任意答出一條原因即可）。3．【2016·蘇北三市（徐州市、連云港市、宿遷市）最后一卷聯(lián)考】（8分）用如圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．（1）下列操作中正確的有A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使拉小車的細(xì)線與長木板保持平行B．實驗時，先放開小車后再接通打點計時器的電源C．增減小車上的砝碼后不需要重新調(diào)節(jié)長木板的傾角D．小車撞擊到滑輪后立即關(guān)閉電源圖圖乙力傳感器滑輪圖甲（2）若砂和砂桶的質(zhì)量為m，小車和砝碼的質(zhì)量為M，此實驗（選填“需要”或“不需要”）滿足M?m的條件；（3）圖乙是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未標(biāo)出．量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為：xAB=3.20cm、xBC=3.63cm、xCD=4.06cm、xDE=4.47cm，xEF=4.89cm，xFG=5.33cm．已知打點計時器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a=m/s2．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）某同學(xué)利用圖示裝置，將小車更換為木塊，在長木板保持水平的情況下，測定木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ．某次實驗中砂和砂桶的質(zhì)量為m，木塊的質(zhì)量為M，利用紙帶測出的加速度為a，力傳感器的讀數(shù)為F，重力加速度為g．則μ=．（試用上述字母表示）4．【2016·鄭州市5月質(zhì)檢（最后一卷）】某物理興趣小組為“驗證動能定理”和“測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?，采用了如圖甲所示的裝置，其中m1＝50g、m2＝150g。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，對紙帶上的點進(jìn)行測量，只要證明（m2－m1）gh＝（m1＋m2）v2，即可驗證動能定理，同時也可測出重力加速度的數(shù)值，其中h為m2的下落高度，v是對應(yīng)時刻m1、m2的速度大小。某次實驗打出的紙帶如圖乙所示，0是打下的第一個點，兩相鄰點間還有4個點沒有標(biāo)出，交流電頻率為50Hz。（以下計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）（1）系統(tǒng)的加速度大小為_______m/s2，在打點0～5的過程中，系統(tǒng)動能的增量△Ek=________J。（2）某同學(xué)作出的－h(huán)圖象如圖丙所示，若忽略一切阻力的情況下，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=_________m/s2。5．【2016·開封市5月質(zhì)檢（最后一卷）】傳感器是一種將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號的檢測裝置。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。某物理課外活動小組利用力傳感器和位移傳感器進(jìn)一步探究變力作用下的動能定理。如圖甲所示，他們用力傳感器通過定滑輪直接拉固定在小車上的細(xì)繩，測出拉力F；用位移傳感器測出小車的位移s和瞬時速度v。已知小車質(zhì)量為200g。（1）某次實驗得出拉力F隨位移s變化規(guī)律如圖乙所示，速度v隨位移s變化規(guī)律如圖丙所示。利用所得的F－s圖像，求出s＝0．30m到0．52m過程中力F做功W＝_________J，此過程動能的變化△Ek＝_________J（保留2位有效數(shù)字）。

（2）下列情況中可減小實驗誤差的操作是_____。（填選項前的字母，可能不止一個選項）

A．使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力

B．實驗時要先平衡摩擦力

C．要使細(xì)繩與滑板表面平行6．【2016·淮安市5月最后一卷】用自由落體法驗證機械能守恒定律，器材安裝如圖甲。（1）請指出圖甲中的錯誤及不妥之處（至少寫出兩處）：①②（2）改進(jìn)實驗中錯誤及不妥之處后，打出如圖乙所示一條紙帶。已知打點計時器頻率為50Hz，根據(jù)紙帶所給數(shù)據(jù)，打C點時重物的速度為m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）某同學(xué)選用兩個形狀相同質(zhì)量不同的重物a和b進(jìn)行實驗測得幾組數(shù)據(jù)，畫出的圖象如圖丙所示，求出圖線的斜率k，由圖象可知a的質(zhì)量m1b的質(zhì)量m2（選填“大于”或“小于”）。（4）通過分析發(fā)現(xiàn)造成k2值偏小的原因是實驗過程中存在各種阻力，已知實驗所用重物的質(zhì)量m2=0.052kg，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力f=N。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）7．【2016·淄博市、萊蕪市5月二模（最后一卷）】（9分）某實驗小組的同學(xué)想利用刻度尺（無其他測量儀器）測出小滑塊與桌面的動摩擦因數(shù)，小華同學(xué)的設(shè)計如圖。傾斜的木板通過一小段弧形軌道與桌面連接，從木板上某一位置釋放小滑塊，小滑塊從木板上滑下后沿桌面滑行，最終垂直桌面邊緣水平拋出。測出木板底部離桌面邊緣的距離L，桌面離地高度H，小滑塊的落地點到桌子邊緣的水平距離x。改變傾斜的木板離桌子邊緣的距離（不改變木板的傾斜程度），并保證每次從木板的同一位置釋放小滑塊。重復(fù)以上步驟進(jìn)行多次測量并記錄實驗數(shù)據(jù)。（1）保證每次從木板的同一位置釋放小滑塊的目的是_______________________。（2）利用圖象法處理數(shù)據(jù)。若以L為縱軸，則應(yīng)以___為橫軸，擬合直線。（在中選擇填寫）（3）若圖象橫軸和縱軸上的截距分別為a和b，則求得________。8．【2016·浙江五校5月聯(lián)考（最后一卷）】如圖1所示的（圖中長木板水平固定）是高中物理常用的力學(xué)實驗裝置，現(xiàn)用該裝置完成測定木塊運動加速度圖1圖1（1）下例實驗照片中是否有實驗錯誤、不合理或不必要之處？若存在問題，請指明問題所在。照片A（電鍵一側(cè)連蓄電池）照片B木塊釋放位置（2）如圖2所示為從實驗中得到的一條認(rèn)為最能反映木塊勻變速運動紙帶的一部分，0，1，2，3，4，5，6為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出，從紙帶上測得則木塊的加速度大?。ūＡ魞晌挥行?shù)字）（3）下列哪些措施能有助于減小實驗的誤差（）A．選用輸出電壓穩(wěn)定性更佳的穩(wěn)恒電源B．選用輸出電壓變化周期更穩(wěn)定的交流電源C．調(diào)節(jié)滑輪高度，使拉線與長木板平行D．實驗中滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量ME.實驗前先平衡滑塊與木板間的摩擦力9．【2016·揭陽市5月二模（最后一卷）】（6分）某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置測量小物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)。粗糙曲面AB固定在水平面上，其與水平面相切于B點，P為光電計時器的光電門，實驗時將帶有遮光條的小物塊m從曲面AB上的某點自由釋放，小物塊通過光電門P后停在水平面上某點C。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。（1）用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d如圖乙所示，其讀數(shù)d=________

cm；（2）為了測量動摩擦因數(shù)，除遮光條寬度d及數(shù)字計時器顯示的時間t，還需要測量的物理量是__________（要寫出該物理量的名稱和符號），動摩擦因數(shù)=

_______（用上面的量表示）。10．【2016·商丘市5月三?！浚?分）（1）某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關(guān)系實驗時得到如圖a所示的F－L圖象，由圖象可知：彈簧原長L0＝_______cm，求得彈簧的勁度系數(shù)k＝________N／m。（2）按如圖b的方式掛上鉤碼（已知每個鉤碼重G＝1N），使（1）中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖b，則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為__________cm。由此可推測圖b中所掛鉤碼的個數(shù)為_____