2014年高考真題匯編16：力學實驗

（3）滑塊最大速度的大?。ㄓ煤椭亓铀俣缺硎荆！敬鸢浮浚?）如圖所示（2）0.40（0.38、0.39、0.41、0.42均正確）；（3）（2）0.40（0.38、0.39、0.41、0.42均正確）；（3）【解析】（1）在坐標紙上，描出各點，然后用直線將各點連接起來，得到F-G圖象，見答案；（2）彈簧稱的示數(shù)就是物體受到的摩擦力，根據(jù)F=μFN=μG，可知圖象的斜率就是動摩擦因數(shù)，找特殊點代入可得μ=0.4；（3）P落地后，滑塊又前進了一段距離才停止運動，在這段時間內(nèi)，滑塊做減速運動，根據(jù)v2=2a(s-h)，而滑塊的加速度a=μg，代入整理得，最大速度為v=。4.【2014·浙江卷】（10分）在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時，某同學把兩根彈簧如圖1連接起來進行探究。（1）某次測量如圖2所示，指針示數(shù)為___________cm。（2）在彈性限度內(nèi)，將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如表1。用表1數(shù)據(jù)計算彈簧1的勁度系數(shù)為_________N/m（重力加速度g=10m/s2）。由表1數(shù)據(jù)____________（填“能”或“不能”）計算出彈簧2的勁度系數(shù)?！敬鸢浮浚?）15.95cm--16.05cm（2）12.2—12.8N/m能【解析】（1）由圖2可得讀數(shù)為15.95cm--16.05cm；（2）由表1的數(shù)據(jù)結(jié)合根據(jù)胡可定律可得、、，再對三個k1求平均可得彈簧1的勁度系數(shù)約為12.2—12.8N/m；由掛1個鉤碼到掛2個鉤碼彈簧2的形變量為，所以同樣可求彈簧2的勁度系數(shù)。5.【2014·新課標全國卷Ⅱ】某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度（圈數(shù)）的關(guān)系；實驗裝置如圖（a）所示：一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點0、10、20、30、40、50、60圈處；通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，P0指向0刻度；設(shè)彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為x0；掛有質(zhì)量為0.100kg砝碼時，各指針的位置記為x；測量結(jié)果及部分計算結(jié)果如下表所示（n為彈簧的圈數(shù)，取重力加速度為9.80m/s2）.已知實驗所用彈簧的總?cè)?shù)為60，整個彈簧的自由長度為11.88cm.P1P2P3P4P5P6x0（cm）2.044.066.068.0510.0312.01x（cm）2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k（N/m）163①56.043.633.828.81/k（m/N）0.0061②0.01790.02290.02960.0347（1）將表中數(shù)據(jù)補充完整：①，②；（2）以n為橫坐標，1/k為縱坐標，在圖（b）給出的坐標紙上畫出1/k-n圖象；【答案】（1）81.70.0122（2）見解析（3）（在到之間均可）（在到之間均可）【解析】（1）；；（2）圖線如圖，（3）③由圖線可知直線的斜率為，故直線方程滿足，即（在到之間均可）④由于60匝彈簧的總長度為11.88cm；則n匝彈簧的原長滿足，代入可得：。（在到之間均可）6．【2014·江蘇卷】（10分）小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則。（1）實驗記錄紙如題11-1圖所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為：F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N。請根據(jù)圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力。（2）仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。實驗裝置如題11-2圖所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程，再次記錄下N的軌跡。兩次實驗記錄的軌跡如題11-3圖所示，過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為。（3）根據(jù)（2）中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有哪些?（填寫選項前的字母）A．橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B．兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長C．兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大D．兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大（4）根據(jù)小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項。?！敬鸢浮浚?）如圖所示，4.7N（4.6到4.9均可）；（2）Fa=Fb；（3）選用橡皮筋；橡皮筋拉伸不宜過長【解析】（1）根據(jù)力的圖示作出力F1和F2的圖示，如答案圖所示，并根據(jù)力的平行四邊形定則作出兩者的合力，用刻度尺量得其長度為單位長度的4.7倍，即合力大小為4.7N（4.6到4.9均可）（2）設(shè)Oab與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)共點力平衡條件解得：F=mgtanθ,因此有：Fa=Fb（3）由中分析可知，橡皮筋上的拉力大小為：T＝，因此有Ta＝Tb，顯然圖中Ob＞Oa，故選項A錯誤；選項B正確；橡皮筋因老化，每次被拉后，形變已經(jīng)不能完全恢復，因此兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大故選項D正確；兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較小，故選項C錯誤。（4）有上述分析可知，要確保橡皮筋發(fā)生彈性形變，因此應注意選用新的彈性較好的橡皮筋，每次橡皮筋的形變要在彈性限度內(nèi)，即拉伸不宜過長。7.【2014·重慶卷】為了研究人們用繩索跨山谷過程中繩索拉力的變化規(guī)律，同學們設(shè)計了如題6圖3所示的實驗裝置，他們將不可伸長輕繩的兩端通過測力計（不及質(zhì)量及長度）固定在相距為D的兩立柱上，固定點分別為P和Q，P低于Q，繩長為（）。他們首先在繩上距離P點10cm處（標記為C）系上質(zhì)量為的重物（不滑動），由測力計讀出繩PC、QC的拉力大小和，隨后改變重物懸掛點的位置，每次將P到C點的距離增加10cm，并讀出測力計的示數(shù)，最后得到、與繩長之間的關(guān)系曲線如題6圖4所示，由實驗可知：圖3（1）曲線=2\*ROMANII中拉力最大時，C與P點的距離為______cm，該曲線為_______（選填：或）的曲線.（2）在重物從P移動到Q的整個過程中受到最大拉力的是______（選填：P或Q）點所在的立柱。（3）在曲線=1\*ROMANI、=2\*ROMANII相交處，可讀出繩的拉力=N，它與、、和重力加速度的關(guān)系為=。圖4【答案】①60（56～64）TP②Q③4.30（4.25～4.35）【解析】由曲線II的最高點拉力最大，對應的橫坐標PC=60cm，設(shè)PC和QC與水平的夾角為α和β，對C點的平衡可知，TPcosα=TQcosβ，開始C點靠近P點，因α>β，則，即TP>TQ，結(jié)合兩曲線左側(cè)部分，II曲線考上則為TP的曲線。（2）比較兩圖像的定點大小可知，I曲線的最高點更大，代表Q有最大拉力。（3）兩曲線的交點表示左右繩的拉力大小相等，讀出縱坐標為TP=TQ=4.30N，設(shè)CQ繩與立柱的夾角為θ，延長CQ交另立柱上，構(gòu)成直角三角形，則，兩拉力相等構(gòu)成菱形，由里的平衡可知，2TQcosθ=mg，則8.【2014·新課標全國卷Ⅰ】某同學利用圖（a）所示實驗裝置即數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應關(guān)系圖，如圖（b）所示，實驗中小車（含發(fā)射器）的質(zhì)量為200g，實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到，回答下列問題：圖b（1）根據(jù)該同學的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成（填“線性”或“非線性”）的關(guān)系。（2）由圖（b）可知，圖線不經(jīng)過遠點，可能的原因是。（3）若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應采取的改進措施是，鉤碼的質(zhì)量應滿足的條件是?！敬鸢浮浚?）非線性（2）存在摩擦力（3）調(diào)整軌道傾斜度以平衡摩擦力遠小于小車質(zhì)量【解析】（1）根據(jù)該同學描繪的加速度和鉤碼質(zhì)量的圖象是一條曲線而不是直線，所以是非線性關(guān)系。（2）根據(jù)圖b可知當鉤碼有一定質(zhì)量，即細線有一定拉力時，小車加速度仍為0，說明小車合力等于零，所以可能除拉力外小車還受到摩擦力作用。（3）實驗改進部分有兩個要求，一個是圖象不過原點，需要平衡摩擦力，所以調(diào)整軌道傾斜角度，二是圖象是曲線，因為小車的合力即細線拉力并不等于鉤碼重力，二是拉力，只有當時，F(xiàn)近似等于mg，圖象近似為直線。9.【2014·安徽卷】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-x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）?！敬鸢浮浚?）a、c（2）c（3）2.0；4.0【解析】斜槽末端水平，才能保證小球離開斜槽末端時速度為水平方向，故a對；為保證小球多次運動是同一條軌跡，每次小球的釋放點都應該相同，b錯c對；小球的運動軌跡是平滑曲線，故連線不能用折線，d錯。（2）平拋運動的水平位移與豎直位移分別滿足的關(guān)系是：x=v0t，y=gt2/2，聯(lián)立可得，可知y-x2圖象是直線時，說明小球運動軌跡是拋物線。（3）由豎直方向分運動可知，y=gt2/2，，即，水平初速度為C點的豎直分速度為由運動合成可知10.【2014·廣東卷】某同學根據(jù)機械能守恒定律，設(shè)計實驗探究彈簧彈性勢能與壓縮量的關(guān)系①如圖23（a），將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應的彈簧長度，部分數(shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k=N/m。（g取9.80m/s2）砝碼質(zhì)量（g）50100150彈簧長度（cm）8.627.636.66②取下彈簧，將其一端固定于氣墊導軌左側(cè)，如圖23（b）所示：調(diào)整導軌，使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小。③用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v，釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為。④重復③中操作，得到v與x的關(guān)系如圖23（c）。由圖可知，v與x成關(guān)系。由上述實驗可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的成正比。【答案】（1）50N/m（49.5到50.5均可）（2）相等（3）動能（4）正比，x2（壓縮量的平方）【解析】（1）根據(jù)F1=mg=kΔx1，F(xiàn)1=2mg=kΔx2，有ΔF=F1-F2=kΔx1-kΔx2，則，同理可以求得：，則勁度系數(shù)為：。（2）使滑塊通過兩個光電門時的速度相等，則可以認為滑塊離開彈簧后做勻速直線運動；（3）彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能；（4）圖線是過原點的傾斜直線，所以v與x成正比；彈性是能轉(zhuǎn)化為動能，即，即彈性是能與速度平方成正比，又由v與x成正比，則彈性勢能與壓縮量的平方成正比。11.【2014·天津卷】某同學把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系，此外還準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的實驗裝置如圖所示。①若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些。②實驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行，他這樣做的目的是下列的哪個（填字母代號）避免小車在運動過程中發(fā)生抖動可使打點計時器在紙帶上打出的點清晰可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動可在