11-19年高考物理真題分專題匯編之專題77.其它力學(xué)實驗

第77節(jié)其它力學(xué)實驗.呂叔湘中學(xué)龐留根甲同學(xué)乙同學(xué)題6圖11.2015年理綜重慶卷6．（1）同學(xué)們利用如題6圖1所示方法估測反應(yīng)時間。首先，甲同學(xué)捏住直尺上端，使直尺保持豎直狀態(tài)，直尺零刻度線位于乙同學(xué)的兩指之間。當(dāng)乙看見甲放開直尺時，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度讀數(shù)為x甲同學(xué)乙同學(xué)題6圖1基于上述原理，某同學(xué)用直尺制作測量反應(yīng)時間的工具，若測量范圍為0～，則所用直尺的長度至少為cm（g取10m/s2）；若以相等時間間隔在該直尺的另一面標(biāo)記出表示反應(yīng)時間的刻度線，則每個時間間隔在直尺上對應(yīng)的長度是的(選填“相等”或“不相等”).答案：，80，不相等解析：①直尺在人的反應(yīng)時間內(nèi)做自由落體運動，有，解得；②反應(yīng)時間最長為，需要直尺的長度為；③自由落體運動從計時開始連續(xù)相等時間的位移為1:4:9:16，而相等時間內(nèi)的位移為1:3:5:7，故長度不相等。2.2015年理綜新課標(biāo)I卷22.(6分)凹形橋模擬器托盤秤圖（凹形橋模擬器托盤秤圖（a）圖（b）01289kg完成下列填空：（1）將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖（a）所示，托盤秤的示數(shù)為；（2）將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時，托盤秤的示數(shù)如圖（b）所示，該示數(shù)為_____kg；（3）將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示：序號12345m（kg）（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為_____N；小車通過最低點時的速度大小為_______m/s。（重力加速度大小取2，計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）答案：（2）1.40（4）解析：（2）根據(jù)秤盤指針可知量程是10kg，指針?biāo)甘緮?shù)為1.4kg.（4）記錄的托盤稱各次示數(shù)并不相同，為減小誤差，取平均值，即m。而模擬器的重力為G=m'g=，所以小車經(jīng)過凹形橋最低點的壓力為N=mg-m'g≈。沿半徑方向的合力提供向心力即將R代入得v3.2013年重慶卷6．鋼球橡皮條木板（1）我國艦載飛機在“遼寧艦”上成功著艦后，某課外活動小組對艦載飛機利用阻攔索著艦的力學(xué)問題很感興趣。他們找來了木板、鋼球、鐵釘、橡皮條以及墨水，制作了如圖所示的裝置，準(zhǔn)備定量研究鋼球在橡皮條阻攔下前進的距離與被阻攔前速率的關(guān)系。要達(dá)到實驗?zāi)康?，需直接測量的物理量是鋼球由靜止釋放時的和在橡皮條阻攔下前進的距離，還必須增加的一種實驗器材是。忽略鋼球所受的摩擦力和空氣阻力，重力加速度已知，根據(jù)鋼球橡皮條木板答：高度（距水平木板的高度）；刻度尺：機械能守恒或動能定理解析：此題考查探究初速度與物體運動位移的關(guān)系，由機械能守恒定律或動能定理可求得初速度（已知高度），用刻度尺可測長度或高度。4.2016年新課標(biāo)Ⅱ卷打點計時器固定栓打點計時器固定栓物塊紙帶圖（a）（1）實驗中涉及下列操作步驟：①把紙帶向左拉直ML單位cmML單位cm圖（b）③接通打點計時器電源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)的實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)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大?！敬鸢浮浚?）④①③②（2）1.29M【解析】（1）打點計時器應(yīng)先通電后釋放物塊，正確的順序為④①③②（2）物塊脫離彈簧時速度最大；；由動能定理，根據(jù)紙帶可知M紙帶獲得的最大速度較大，則彈性勢能較大。5.2016年四川卷8．（17分）ABCO滑塊遮光片光電門氣墊導(dǎo)軌Ⅰ．（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x，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tABCO滑塊遮光片光電門氣墊導(dǎo)軌（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铀俣菴．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【答案】(1)(2)C(3)B【解析】(1)計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達(dá)式是(2)彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化成了滑塊得到的動能，為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量滑塊（含遮光片）的質(zhì)量，故選C。(3)增大A、O之間的距離x，彈簧的壓縮量變大，滑塊得到的速度變大，則滑塊經(jīng)過計時器顯示時間t將減小，故選B。Ox/cmy/cmOx/cmy/cmRv022．（1）ByxOyxOyxOyxOABCD解析：“研究運動的合成與分解”實驗中：小圓柱體R在豎直方向勻速運動有，，在水平方向做初速為0的勻加速直線運動x＝eq\F(1,2)at2，得aByxOyxOyxOyxOABCD7.2018年浙江卷（4月選考）17．（5分）（1）用圖1所示裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗時，除了圖中已給出的實驗器材外，還需要的測量工具有___C_____（填字母）；A．秒表B．天平C．刻度尺D．彈簧測力計（2）用圖2所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗時，釋放重物前有以下操作，其中正確的是__AC__（填字母）；A．將打點計時器的兩個限位孔調(diào)節(jié)到同一豎直線上B．手提紙帶任意位置C．使重物靠近打點計時器第17題圖3第17題圖3第17題圖2第17題圖1解析：（1）實驗“探究功與速度變化的關(guān)系”使用打點計時器測速度，不需要秒表，故A錯誤；因為運動中質(zhì)量不變，在找關(guān)系時不需要天平測質(zhì)量，B錯誤；由紙帶上的點計算速度需要用刻度尺測量計數(shù)點的間距，故C正確。每次實驗時橡皮筋成倍數(shù)地增加，形變量不變，功的關(guān)系不需要測力，故D錯誤。故選C。（2）圖2是利用自由落體運動驗證機械能守恒定律，需要把兩限位孔調(diào)到同一豎直線上，減小限位孔與紙帶間的摩擦力，故A正確；要使重物靠近打電計時器再釋放，以紙帶上打出盡可能多的點，B錯誤C正確。故選AC。（3）由圖可知，豎直方向上，則t水平方向上，可解得，v08.2018年北京卷、21．（18分）用圖1所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律。紙帶紙帶打點計時器圖1重物小車a．安裝好實驗器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復(fù)幾次。O圖2BCDEFAb．選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當(dāng)作計時起點O（t=0），然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點，如圖2中A、B、O圖2BCDEFAc．通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d．以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點，如圖3所示。t

v圖30t

v圖30T2T3T4T5Tv1v2v3v4v5t

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v圖30T2T3T4T5Tv1v2v3v4v5（1）在下列儀器和器材中，還需要使用的有和（填選項前的字母）。A．電壓合適的50Hz交流電源 B．電壓可調(diào)的直流電源C．刻度尺 D．秒表E．天平（含砝碼）（2）在圖3中已標(biāo)出計數(shù)點A、B、D、E對應(yīng)的坐標(biāo)點，請在該圖中標(biāo)出計數(shù)點C對應(yīng)的坐標(biāo)點，并畫出v-t圖像。（3）觀察v-t圖像，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據(jù)是。v-t圖像斜率的物理意義是。（4）描繪v-t圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運動。用平均速度表示各計數(shù)點的瞬時速度，從理論上講，對Δt的要求是（選填“越小越好”或“與大小無關(guān)”）；從實驗的角度看，選取的Δx大小與速度測量的誤差（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。圖4圖4tv答圖tv答圖10T2T3T4T5Tv1v2v3v4v5（2）如答圖1，C點的坐標(biāo)為（3T，v3）（3）小車的速度隨時間均勻變化，加速度（4）越小越好，有關(guān)（5）如果小球的初速度為0，其速度，那么它通過的位移。因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化。解析：（1）打點計時器需用交流電源；為了計算速度需要利用刻度尺測量長度，故需要的儀器選AC（2）利用所給點跡描點連線，得圖像見答圖1，其中C點的橫坐標(biāo)為3T，縱坐標(biāo)為v3（3）結(jié)合圖像可以看出，小球速度隨時間均勻變化，所以小球做勻加速運動，圖像的斜率代表了運動時的加速度。（4）Δt越小，則越接近計數(shù)點的瞬時速度，所以Δt越小越好，計算速度需要用到Δx的測量值,所以Δx大小與速度測量的誤差有關(guān)。（5）如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過的位移x∝t2。因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化。（要檢驗小球的速度是隨時間均勻變化的，可以檢驗小球運動位移與時間的平方成正比，利用滴水可以得到小球的運動時間，并測出小球在相應(yīng)時間內(nèi)的位移，則可以驗證。）9.2013年浙江卷21．（10分）如圖所示，裝置甲中掛有小桶的細(xì)線繞過定滑輪，固定在小車上；裝置乙中橡皮筋的一端固定在導(dǎo)軌的左端，另一端系在小車上。一同學(xué)用裝置甲和乙分別進行實驗，經(jīng)正確操作獲得兩條紙帶①和②，紙帶上的a、b、c……均為打點計時器打出的點。裝置甲裝置乙小桶細(xì)線橡皮筋012裝置甲裝置乙小桶細(xì)線橡皮筋01234567891011121314151617181920212223Oabcde紙帶①01234567891011121314151617181920212223Oabcde紙帶②（2）任選一條紙帶求出c、e兩點間的平均速度大小為，紙帶①和②上c、e兩點間的平均速度①②（填“大于”、”等于”或“小于”）；（3）圖中_______（填選項）A．兩條紙帶均為用裝置甲實驗所得B．兩條紙帶均為用裝置乙實驗所得C．紙帶①為用裝置甲實驗所得，紙帶②為用裝置乙實驗所得D．紙帶①為用裝置乙實驗所得，紙帶②為用裝置甲實驗所得答案：（1）或（±,有效數(shù)字位數(shù)正確）（2）/s或/s（±/s,有效數(shù)字位數(shù)不作要求）；小于（3）C10.2014年理綜重慶卷6C題6圖3C題6圖3DQP為了研究人們用繩索跨越山谷過程中繩索拉力的變化規(guī)律，同學(xué)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（不計質(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L（L>PQ）。他們首先在繩上距離P點10cm處（標(biāo)記為C）系上質(zhì)量為m的重物（不滑動），由測力計讀出PC、QC的拉力大小TP、TQ。隨后，改變重物懸掛點C的位置，每次將P到C的距離增加10cm，并讀出測力計的示數(shù)，最后得到TP、TQ與繩長PC的關(guān)系曲線如題6圖4所示。由實驗可知：①曲線Ⅱ中拉力最大時，C與P點的距離為cm，該曲線為（選填：TP或TQ）的曲線。②在重物從P移到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。20406080100120140題6圖4PC/cmT/N543120③曲線Ⅰ、Ⅱ相交處，可讀出繩的拉力為T0=20406080100120140題6圖4PC/cmT/N543120【答案】①60（56-64均可）,TP②Q③4.30（4.25-4.35均可）【解析】①由曲線Ⅱ的最高點拉力最大，對應(yīng)的橫坐標(biāo)PC=60cm，設(shè)PC和QC與水平的夾角為α和β，由C點的平衡可得：，開始C點靠近P點，>β，則，即TP＞TQ，結(jié)合兩曲線左側(cè)部分，Ⅱ曲線靠上則為TP的曲線。②比較兩圖象的頂點大小可知，=1\*ROMANI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的繩拉力大小相等，讀出縱坐標(biāo)為TP=TQ＝4.30N，設(shè)CQ繩與立柱的夾角為θ，延長CQ線交另立柱上，構(gòu)成直角三角形，則，由力的平衡可知2TQcosθ=mg，則。11.2015年江蘇卷11.(10分)某同學(xué)探究小磁鐵在銅管中下落時受電磁阻尼作用的運動規(guī)律.實驗裝置如題11-1圖所示，打點計時器的電源為50Hz的交流電.

(1)下列實驗操作中，不正確的有____________.題11-1圖2打點計時器限位孔銅管

(A)將銅管豎直地固定在限位孔的正下方

(B)紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面

(C)用手捏緊磁鐵保持靜止，然后輕輕地松開讓磁鐵下落

(D)在磁鐵下落的同時接通打點計時器的電源

(2)該同學(xué)按正確的步驟進行實驗（記為“實驗①”），將磁鐵從管口處釋放，打出一條紙帶，取開始下落的一段，確定一合適的點為O點，每隔一個計時點取一個計數(shù)點，標(biāo)為1，2，…，8.用刻123題11-1圖2打點計時器限位孔銅管123456O78（單位：cm）題11-2圖計算相鄰計時點間的平均速度，粗略地表示各計數(shù)點的速度，抄入下表。請將表中的數(shù)據(jù)補充完整.位置12345678(cm/s)(3)分析上表的實驗數(shù)據(jù)可知：在這段紙帶記錄的時間內(nèi)，磁鐵運動速度的變化情況是

；磁鐵受到阻尼作用的變化情況是。(4)該同學(xué)將裝置中的銅管更換為相同尺寸的塑料管，重復(fù)上述實驗操作(記為“實驗②”)，結(jié)果表明磁鐵下落的運動規(guī)律與自由落體運動規(guī)律幾乎相同。請問實驗②是為了說明什么?對比實驗①和②的結(jié)果可得到什么結(jié)論?答案：(1)CD(2)39.0(3)逐漸增大到39.8cm/s逐漸增大到等于重力(4)為了說明磁鐵在塑料管中幾乎不受阻尼作用磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用.解析：(1)在實驗時，應(yīng)先接通打點計時器的電源，讓打點計時器工作，然后釋放磁鐵，所以不正確的是CD。(2)由.(3)由紙帶上的測量數(shù)據(jù)知，磁鐵的速度逐漸增大，最后勻速下落，阻力逐漸增大到等于重力。(4)為了說明磁鐵在塑料管中幾乎不受阻尼作用磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用。12.2015年上海卷BCDGA28．（8分）改進后的“研究有固定轉(zhuǎn)動軸物體平衡條件BCDGA（1）（多選題）做這樣改進的優(yōu)點是（A）力傳感器既可測拉力又可測壓力（B）力傳感器測力時不受主觀判斷影響，精度較高（C）能消除轉(zhuǎn)軸摩擦引起的實驗誤差（D）保證力傳感器所受拉力方向不變（2）某同學(xué)用該裝置做實驗，檢驗時發(fā)現(xiàn)盤停止轉(zhuǎn)動時G點始終在最低處，他仍用該盤做實驗。在對力傳感器進行調(diào)零后，用力傳感器將力矩盤的G點拉到圖示位置，此時力傳感器讀數(shù)為3N。再對力傳感器進行調(diào)零，然后懸掛鉤碼進行實驗。此方法________（選填“能”、“不能”）消除力矩盤偏心引起的實驗誤差。已知每個鉤碼所受重力為1N，力矩盤按圖示方式懸掛鉤碼后，力矩盤所受順時針方向的合力矩為_______N·m。力傳感器的讀數(shù)為_______N。答案：（1）BD（2）能，、解析：（1）力傳感器、定滑輪固定在橫桿上，替代原裝置中的彈簧秤，主要好處是：力傳感器測力時不受主觀判斷影響，精確度高和保證力傳感器所受拉力方向不變，所以B、D正確。彈簧秤也可以測拉力和壓力的，所以A錯誤；不能消除轉(zhuǎn)軸摩擦引起的實驗誤差，故C錯誤。（2）某同學(xué)用該裝置做實驗，檢驗時發(fā)現(xiàn)盤停止轉(zhuǎn)動時，G點始終在最低處，他仍用該盤做實驗。在對力傳感器進行調(diào)零后，用力傳感器將力矩盤的G點拉到圖示位置，此時力傳感器讀數(shù)為3N，說