2019高考物理题分类汇编09力学实验解析版

2019高考物理题分类汇编
09力学实验
1.【2019年全国Ⅰ】某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动
进行探究。

物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。

已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。

在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是______点。

在打出C 点时物块的速度大小为______保留3位有效数字；物块下滑的加速度大小为______保留2位有效数字。

【答案】A
【解析】解：物块加速下滑，速度越来越大，在相等时间内物块的位移越来越大，刚
开始时在相等时间内的位移较小，由图示纸带可知，打点计时器最先打出的点是A点；每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出，相邻计数点间的时间间隔为：，
打出C点时的速度大小为：；
匀变速直线运动的推论可知，加速度为：
；
故答案为：A，，。

物块加速下滑，在相等时间内的位移越来越大，根据图线纸带判断先打哪个点；
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，据此求
出打C点时的速度；
应用匀变速直线运动的推论可以求出加速度。

本题考查了实验数据处理，知道物块的运动性质是解题的前提，应用匀变速直线运动
的推论即可解题，碰撞要注意基础知识的学习与积累。

2.【2019年全国Ⅱ】如图，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。

所
用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、
纸带等。

回答下列问题：
铁块与木板间的动摩擦因数______用木板与水平面的夹角、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示。

某次实验时，调整木板与水平面的夹角使接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。

多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图所示。

图中的点为计数点每两个相邻的计数点间还有4个点未画出。

重力加速度为可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为______结果保留2位小数。

【答案】
【解析】解：由牛顿第二定律可得：
，
每相邻两计数点间还有4个打点，说明相邻的计数点时间间隔为。

利用匀变速直线运动的推论，即逐差法可以求物体的加速度大小：
，
代入得铁块与木板间的动摩擦因数为。

故答案为：，
根据牛顿第二定律可求得摩擦力与加速度间的关系可求得动摩擦因数；根据由逐差法可求得加速度的大小，再得出动摩擦因数。

本题通过牛顿第二定律得出动摩擦因数的表达式，从而确定要测量的物理量。

要先确定实验的原理，然后依据实验的原理解答即可。

3.【2019年全国Ⅲ】甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。

实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。

已知相机每间隔拍1幅照片。

若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是______。

填正确答案标号
A.米尺秒表光电门天平
简述你选择的器材在本实验中的使用方法。

答：_______________________________________________
实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到、
，则该地的重力加速度大小为___。

保留2位有效数字
【答案】A将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺
【解析】解：若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材
是米尺，所给器材测量距离，故A正确，BCD错误。

故选：A。

选择的器材在本实验中的使用方法：将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺。

根据匀变速直线运动的规律得，
该地的重力加速度大小为。

故答案为：；
将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺；。

根据实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定所需的测量器材；根据匀变速直线
运动的规律得出该地的重力加速度大小。

该题考查了匀变速直线运动规律以及推论的应用，在平时练习中要加强基本物理规律
的理解与应用。

4.(2019年北京)用如图1所示装置研究平抛运动。

将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖
直的硬板上。

钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。

由于挡
板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。

移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

下列实验条件必须满足的有______。

A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末段水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。

取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的______选填“最上端”、“最下端”或者“球心”对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______选填“需要”或
者“不需要”轴与重锤线平行。

若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是和，则______选填“大于”、“等于”或者“小于”。

可求得钢球平抛的初速度大
小为______已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示。

为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是
______。

A.从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹
B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可
得到平抛运动轨迹
C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，
将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。

这实际上揭示了平抛物体______。

A.在水平方向上做匀速直线运动
B.在竖直方向上做自由落体运动
C.在下落过程中机械能守恒
牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。

同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，
请分析原因。

【答案】BD球心需要大于AB B
【解析】解：、为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的。

同时要让小球总是从同一位置释放，这样
才能找到同一运动轨迹上的几个点；故A错误BD正确；
C、档板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化；故D错误；
、小球在运动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是小球静止时静心的位置；故应以球心在白纸上的位置为原点；小球在竖直方向为自由落体运动，故y轴必
须保证与重锤线平行；
b、如果A点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动，则AB和
BC的竖直间距之比为1：3；但由于A点不是抛出点，故在A点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于1：3；
由于两段水平距离相等，故时间相等，根据可知，则初速度；
从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹，此方案是可
行的；
B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可
得到平抛运动轨迹，此方案是可行的；
C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，
由于铅笔和纸之间没有压力，故不会形成运动轨迹，故C不可行；
故选：C；
伽利略说明了小球由同一高度下落时的等时性，故只能说明小球在竖直方向为自由
落体运动，无法说明水平方向上的匀速直线运动和是否机械能守恒；
物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力--重力，做平抛运动；随着
物体初速度增大，运动范围变大，引力不再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速
度时，做圆周运动而成为地球卫星。

故答案为：；、球心；需要；b、大于；；；；物体
初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力--重力，做平抛运动；随着物体初速
度增大，运动范围变大，引力不再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，做
圆周运动而成为地球卫星。

根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤。

明确实验原理，知道应记录球心位置；根据位移时间公式求出抛出到A、B两点的
时间，从而得出时间差，结合水平位移求出平抛运动的初速度；
根据实验中给否准确记录下小球的轨迹进行分析，从而确定能否可行；
根据伽利略说明的现象明确其能说明的问题；
根据地球的特点、人造卫星的性质以及平抛运动的性质进行分析，从而明确由平抛
变成圆周运动的原因。

解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向
上的运动规律，结合运动学公式灵活求解；明确地球是球形，只有在水平速度较小高
度较小时，地面可视为水平，此种情况下可以视为小球做平抛运动。

5.【2019年江苏卷】某兴趣小组用如图1所示的装置验证动能定理。

有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用：
A.电磁打点计时器
B.电火花打点计时器
为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择______选填“A”或“B”。

保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。

实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。

同学甲认为此
时摩擦力的影响已得到消除。

同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观
察到小车做匀速运动。

看法正确的同学是______选填“甲”或“乙”。

消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。

接通打点计时器电源，松开小车，小
车运动。

纸带被打出一系列点，其中的一段如图2所示。

图中纸带按实际尺寸画出，
纸带上A点的速度______。

测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为小车动能的变化量可用算出。

砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g。

实验中，小车的质量
应______选填“远大于”“远小于”或“接近”砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合
力做的功可用算出。

多次测量，若W与均基本相等则验证了动能定理。

【答案】B乙远大于
【解析】解：电磁打点计时器是通过机械振动打点的，而电火花打点计时器是通过
电火花来打点，用电火花打点计时器能使纸带在运动时受到的阻力较小，所以应选择
B；
同学乙的做法正确。

只有让小车做匀速直线运动才能够判断摩擦力和沙子和盘的重力大小相等，才能够消除摩擦力的影响。

对于甲同学，小车开始运动时，沙子和盘的重力等于最大静摩擦力，而最大静摩擦力要略大于滑动摩擦力；
打点周期为：，以A点为中间时刻，用毫米刻度尺测量出4个时间段的距离为：，A点速度为：；
对于砝码、砝码盘和沙子，根据牛顿第二定律：，只有当小车的质量远大于砝码、砝码盘和沙子总质量时，绳子的拉力F才近似等于砝码、砝码盘和沙子中重力mg。

电火花打点计时器对纸带的阻力要小于电磁打点计时器对纸带的阻力；
甲同学的方案中，沙子和盘的重力等于最大静摩擦力；乙同学的方案中，沙子和盘的重力等于滑动摩擦力摩擦力；
只有当小车的质量远大于砝码、砝码盘和沙子总质量时，绳子的拉力F才近似等于砝码、砝码盘和沙子中重力mg。

本题考查了证动能定理的实验。

这道题平衡摩擦力的方法和传统的垫木块不同，是通过在砝码盘加沙子的方法来进行的，但判断是否消除影响方法还是一样的：让小车做匀速直线运动。