解析匯編物理-18力學(xué)實驗（學(xué)生版）

專題18力學(xué)實驗1．（2020·新課標Ⅰ卷）某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置驗證動量定理，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊（上方安裝有寬度為d的遮光片）、兩個與計算機相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。實驗步驟如下：（1）開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間________時，可認為氣墊導(dǎo)軌水平；（2）用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊（含遮光片）的質(zhì)量m2；（3）用細線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細線水平拉動滑塊；（4）令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運動，和計算機連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時間Δt1、Δt2及遮光片從A運動到B所用的時間t12；（5）在遮光片隨滑塊從A運動到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I=________，滑塊動量改變量的大小Δp=________；（用題中給出的物理量及重力加速度g表示）（6）某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：d=1.000cm，m1=1.5010-2kg，m2=0.400kg，△t1=3.90010-2s，Δt2=1.27010-2s，t12=1.50s，取g=9.80m/s2。計算可得I=________N·s，Δp=____kg·m·s-1；（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（7）定義，本次實驗δ=________%（保留1位有效數(shù)字）。2．（2020·新課標Ⅱ卷）一細繩跨過懸掛的定滑輪，兩端分別系有小球A和B，如圖所示。一實驗小組用此裝置測量小球B運動的加速度。令兩小球靜止，細繩拉緊，然后釋放小球，測得小球B釋放時的高度h0=0.590m，下降一段距離后的高度h=0.100m；由h0下降至h所用的時間T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小為a=_______m/s2（保留3位有效數(shù)字）。從實驗室提供的數(shù)據(jù)得知，小球A、B的質(zhì)量分別為100.0g和150.0g，當?shù)刂亓铀俣却笮間=9.80m/s2。根據(jù)牛頓第二定律計算可得小球B加速度的大小為a′=_______m/s2（保留3位有效數(shù)字）?？梢钥闯?，a′與a有明顯差異，除實驗中的偶然誤差外，寫出一條可能產(chǎn)生這一結(jié)果的原因：__________。3．（2020·新課標Ⅲ卷）某同學(xué)利用圖（a）所示裝置驗證動能定理。調(diào)整木板的傾角平衡摩擦阻力后，掛上鉤碼，鉤碼下落，帶動小車運動并打出紙帶。某次實驗得到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖（b）所示。已知打出圖（b）中相鄰兩點的時間間隔為0.02s，從圖（b）給出的數(shù)據(jù)中可以得到，打出B點時小車的速度大小vB=_____m/s，打出P點時小車的速度大小vP=_____m/s（結(jié)果均保留2位小數(shù)）。若要驗證動能定理，除了需測量鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量外，還需要從圖（b）給出的數(shù)據(jù)中求得的物理量為_________。4．（2020·江蘇卷）疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在家自主開展實驗探究。用手機拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當?shù)氐闹亓铀俣龋瑢嶒炑b置如題圖1所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實驗中下落物體的是_____。(2)下列主要操作步驟的正確順序是_____。（填寫各步驟前的序號）①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機固定在三角架上，調(diào)整好手機鏡頭的位置④打開手機攝像功能，開始攝像(3)停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如題圖2所示。已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時間間隔為，刻度尺的分度值是，由此測得重力加速度為_____。(4)在某次實驗中，小明釋放小球時手稍有晃動，視頻顯示小球下落時偏離了豎直方向。從該視頻中截取圖片，_____（選填“仍能”或“不能”）用(3)問中的方法測出重力加速度。5．（2020·浙江卷）某同學(xué)分別用圖甲和圖乙的電路測量同一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)在答題紙相應(yīng)的方框中畫出圖乙的電路圖____________；(2)某次測量時電流表和電壓表的示數(shù)如圖所示，則電流_____，電壓_____；(3)實驗得到如圖所示的兩條直線，圖中直線Ⅰ對應(yīng)電路是圖1_____（選填“甲”或“乙”）；(4)該電池的電動勢_____V（保留三位有效數(shù)字），內(nèi)阻_____（保留兩位有效數(shù)字）。6．（2020·山東卷）2020年5月，我國進行了珠穆朗瑪峰的高度測量，其中一種方法是通過使用重力儀測量重力加速度，進而間接測量海拔高度。某同學(xué)受此啟發(fā)就地取材設(shè)計了如下實驗，測量當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?。實驗步驟如下：（i）如圖甲所示，選擇合適高度的墊塊，使木板的傾角為53°，在其上表面固定一與小物塊下滑路徑平行的刻度尺（圖中未畫出）。（ii）調(diào)整手機使其攝像頭正對木板表面，開啟視頻錄像功能。將小物塊從木板頂端釋放，用手機記錄下小物塊沿木板向下做加速直線運動的情況。然后通過錄像的回放，選擇小物塊運動路徑上合適的一點作為測量參考點，得到小物塊相對于該點的運動距離L與運動時間t的數(shù)據(jù)。（iii）該同學(xué)選取部分實驗數(shù)據(jù)，畫出了-t圖像，利用圖像數(shù)據(jù)得到小物塊下滑的加速度大小為5.6m/s2。（iv）再次調(diào)節(jié)墊塊，改變木板的傾角，重復(fù)實驗?；卮鹨韵聠栴}：(1)當木板的傾角為37°時，所繪圖像如圖乙所示。由圖像可得，物塊過測量參考點時速度的大小為_____m/s；選取圖線上位于坐標紙網(wǎng)格交叉點上的A、B兩點，利用A、B兩點數(shù)據(jù)得到小物塊下滑加速度的大小為_____m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，進一步分析得到當?shù)氐闹亓铀俣却笮開____m/s2。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字，sin37°=0.60，cos37°=0.80）7．（2020·天津卷）某實驗小組利用圖1所示裝置測定平拋運動的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個斜面，斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點。①為了正確完成實驗，以下做法必要的是________。A．實驗時應(yīng)保持桌面水平B．每次應(yīng)使鋼球從靜止開始釋放C．使斜面的底邊ab與桌邊重合D．選擇對鋼球摩擦力盡可能小的斜面②實驗小組每次將木板向遠離桌子的方向移動，在白紙上記錄了鋼球的4個落點，相鄰兩點之間的距離依次為、、，示意如圖2。重力加速度，鋼球平拋的初速度為________m/s。③圖1裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是________。8．（2020·南昌一中高三年級測試）氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝有兩個光電傳感器A、B，AB間距為L，滑塊P上固定一遮光條，P與遮光條的總質(zhì)量為M，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機相連?；瑝K在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像：(1)實驗前，按通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當圖乙中的________（選填“>”、“=”或“<”）時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平；(2)用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則________mm；(3)將滑塊P用細線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖像如圖乙所示。利用測定的數(shù)據(jù)，當關(guān)系式________成立時，表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能守恒。（重力加速度為g，用題中給定的物理量符號表達）9．（2020·無錫市2019屆高三上學(xué)期期末考試）某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖1所示，輕彈簧放置在傾斜的長木板上，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，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能．(1)實驗中涉及下列操作步驟：①松手釋放物塊；②接通打點計時器電源；③木板一端抬高以平衡摩擦；④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________(填序號)．(2)甲同學(xué)實際打點結(jié)果如圖2所示，觀察紙帶，判斷測量值比真實值________(選填“偏小”或“偏大”)．(3)乙同學(xué)實際打點結(jié)果如圖3所示．打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，小車質(zhì)量為200g，結(jié)合紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為________m/s，相應(yīng)的彈簧的彈性勢能為________J．(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)10．（2020·安徽省黃山市高三一模）某同學(xué)設(shè)計出如圖所示的實驗裝置來“驗證機械能守恒定律”，讓小球從A點自由下落，下落過程中經(jīng)過A點正下方的光電門B時，光電計時器記錄下小球通過光電門時間t，當?shù)氐闹亓铀俣葹間。（1）為了驗證機械能守恒定律，該實驗還需要測量下列哪些物理量_________。A．小球的質(zhì)量mB．AB之間的距離HC．小球從A到B的下落時間tABD．小球的直徑d（2）小球通過光電門時的瞬時速度v=_________(用題中所給的物理量表示)。（3）調(diào)整AB之間距離H，多次重復(fù)上述過程，作出隨H的變化圖象如圖所示，當小球下落過程中機械能守恒時，該直線斜率k0=__________。（4）在實驗中根據(jù)數(shù)據(jù)實際繪出—H圖象的直線斜率為k（k＜k0），則實驗過程中所受的平均阻力f與小球重力mg的比值=_______________（用k、k0表示）。11．（2020·四省名校2019屆高三第二次大聯(lián)考）某冋學(xué)利用如圖甲所示裝置研究勻變速直線運動規(guī)律。某次實驗通過電磁打點計時器打出紙帶的一部分如圖乙所示，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有4個計時點沒有畫出，打點計時器所接交流電源頻率為50Hz。分別測出A點到B、C、D、E點之間的距離，x1、x2、x3、x4，以打A點作為計時起點，算出小車位移與對應(yīng)運動時間的比值，并作出－t圖象如圖丙所示。(1)實驗中下列措施必要的是_________(填正確答案標號)A．打點計時器接220V交流電源B．平衡小車與長木板間的摩擦力C．細線必須與長木板平行D．小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量(2)由圖內(nèi)中圖象求出小車加速度a=_________m/s2，打A點時小車的速度vA=_________m/s。(結(jié)果均伓留兩位有效數(shù)字)12．（2020·安徽省黃山市第二次質(zhì)量檢測）某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖所示．氣墊導(dǎo)軌傾斜固定在水平桌面上，導(dǎo)軌A點處有一帶擋光片的滑塊，滑塊與擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片的寬度為d，滑塊通過細線跨過光滑的定滑輪與兩個相同的鉤碼相連，連接滑塊的一段細線與導(dǎo)軌平行，每個鉤碼的質(zhì)量為m．開啟氣泵，滑塊恰好能靜止于A點．導(dǎo)軌上B點處固定一個光電門，擋光片到光電門的距離為L（L小于鉤碼到定滑輪的距離）．已知當?shù)刂亓铀俣葹間．①該同學(xué)用游標卡尺測出遮光片的寬度，則該同學(xué)用的游標卡尺是________分度（填10、20或50）．②某時刻只撤去鉤碼2，讓滑塊從A點靜止開始運動，已知光電門記錄擋光片擋光時間為，則滑塊通過B點的瞬時速度為_________（用題目中所給的物理符號表示）．③在滑塊從A點運動到B點的過程中，為了驗證滑塊與鉤碼1組成的系統(tǒng)機械能守恒，需要驗證的關(guān)系式為_________________________（用題目中所給的物理符號表示）．13．（2020·甘肅省武威月考）利用圖甲裝置做“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）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖乙所示的一條紙帶。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?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ΔEp＝____________，動能變化量ΔEk＝__________。（4）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v＝gt計算重物速度B．利用公式v＝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14．（2020·保定市校級聯(lián)考）圖1是“研究平拋物體運動”的實驗裝置，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡．（1）以下實驗過程的一些做法，其中合理的有________.a.安裝斜槽軌道，使其末端保持水平b.每次小球釋放的初始位置可以任意選擇c.每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放d.為描出小球的運動軌跡描繪的點可以用折線連接（2）實驗得到平拋小球的運動軌跡，在軌跡上取一些點，以平拋起點O為坐標原點，測量它們的水平坐標x和豎直坐標y，圖2中y-x2圖象能說明平拋小球的運動軌跡為拋物線的是_________.（3）圖3是某同學(xué)根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡，O為平拋起點，在軌跡上任取三點A、B、C，測得A、B兩點豎直坐標y1為5.0cm、y2為45.0cm，測得A、B兩點水平距離Δx為40.0cm，則平拋小球的初速度v0為______m/s，若C點的豎直坐標y3為60.0cm，則小球在C點的速度為vC=______m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g取10m/s2）．15．（2020·河南省八市重點高中聯(lián)盟第三次模擬）一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中：（1）甲同學(xué)在做該實驗時，通過處理數(shù)據(jù)得到了圖甲所示的F﹣x圖象，其中F為彈簧彈力，x為彈簧長度．請通過圖甲，分析并計算，該彈簧的原長x0＝_____cm，彈簧的彈性系數(shù)k＝_____N/m．該同學(xué)將該彈簧制成一把彈簧秤，當彈簧秤的示數(shù)如圖乙所示時，該彈簧的長度x＝_____cm．（2）乙同學(xué)使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖丙所示．下列表述正確的是_____．A．a(chǎn)的原長比b的長B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小D．測得的彈力與彈簧的長度成正比．16．（2020·江蘇省高三質(zhì)量檢測）在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套(如圖所示)．實驗中需用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，并互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O．(1)某同學(xué)在做該實驗時認為：其中正確的是________．A．拉橡皮條的繩細一些且長一些，實驗效果較好B．拉橡皮條時，彈簧測力計、橡皮條、細繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行C．橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達某一位置O時，拉力要適當大些D．拉力F1和F2的夾角越大越好(2)若兩個彈簧測力計的讀數(shù)均為4N，且兩彈簧測力計拉力的方向相互垂直，則________(填“能”或“不能”)用一個量程為5N的彈簧測力計測量出它們的合力，理由是________________．17．（2020·湖北省武漢第二中學(xué)五月模擬）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，然后由靜止釋放，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式是v=___________。（2）為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量________。（填字母序號）A．彈簧原長B．當?shù)刂亓铀俣菴．滑塊（含遮光片）的質(zhì)量（3）若氣墊導(dǎo)軌左端比右端略高，彈性勢能的測量值與真實值比較將_______（填字母序號）A．偏大B．偏小C．相等18．（2020·湖北省武漢市高中畢業(yè)生四月調(diào)研測試）某同學(xué)用如圖所示裝置來探究“在外力一定時，物體的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系”。（1）下列實驗中相關(guān)操作正確的是________A．平衡摩擦力時，應(yīng)先將沙桶用細線繞過定滑輪系在小車上B．平衡摩擦力時，小車后面應(yīng)固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器C．小車釋放前應(yīng)靠近打點計時器，且先釋放小車后接通打點計時器的電源（2）將沙和沙桶的總重力mg近似地當成小車所受的拉力F會給實驗帶來系統(tǒng)誤差。設(shè)小車所受拉力的真實值為F真，為了使系統(tǒng)誤差，小車和砝碼的總質(zhì)量是M，則M與m應(yīng)當滿足的條件是______________.（3）在完成實驗操作后，用圖象法處理數(shù)據(jù)，得到小車的加速度倒數(shù)與小車質(zhì)量M的關(guān)系圖象正確的是____19．（2020·江蘇省南通市第一次模擬考試）某探究小組險證機械能守恒定律的裝置如圖所示，細線端拴一個球，另一端連接力傳感器，固定在天花板上，傳感器可記錄球在擺動過程中細線拉力大小，用量角器量出釋放球時細線與豎直方向的夾角，用天平測出球的質(zhì)量為m．重力加速度為g．（1）用游標卡尺測出小球直徑如圖所示，讀數(shù)為_________mm；（2）將球拉至圖示位置，細線與豎直方向夾角為θ，靜止釋放球，發(fā)現(xiàn)細線拉力在球擺動過程中作周期性變化．為求出球在最低點的速度大小，應(yīng)讀取拉力的_________(選填“最大值”或“最小值")，其值為F．（3）球從靜止釋放運動到最低點過程中，滿足機械能守恒的關(guān)系式為_________(用測定物理量的符號表示)．（4）關(guān)于該實驗，下列說法中正確的有_______．A．細線要選擇伸縮性小的B．球盡量選擇密度大的C．不必測出球的質(zhì)量和細線的長度D．可以直接用彈簧測力計代替力傳感器進行實驗20．（2020·湖南省懷化市一模）小明探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系實驗時．（1）將彈簧懸掛在鐵架臺上，保持彈簧軸線豎直，將刻度尺豎直固定在彈簧一側(cè)；（2）彈簧