高考物理_专题16_力学实验(高考押题)-2016年高考物理二轮复习精品资料(原卷版)

1．(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是( )
A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度
B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态
C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等
(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图中的( )
2．某同学利用如图(a)所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．
(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态．
(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝
________cm，劲度系数k＝________ N/m.
(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x＝
________ cm.
3．英国物理学家胡克发现：金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长量与拉力成正比，这就是著名的胡克定律．这一发现为后人对材料的研究奠定了基础．现有一根用新材料制成的金属杆，长为4 m，横截面积为
0.8 cm2，设计要求它受到拉力后伸长不超过原长的1
1 000，问它能承受的最大拉力为多大？由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，因此，选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如下：
长度/m 拉力/N
伸长量/cm
截面积/cm2
250500750 1 000
10.050.040.080.120.16 20.050.080.160.240.32
(1)________比．
(2)上述金属杆所能承受的最大拉力为________ N.
4．某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了图甲所示的实验装置．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下面的表中．(弹簧始终在弹性限度内)
根据实验数据在图乙的坐标纸上已描出了测量的弹簧所受弹力大小F 跟弹簧总长x 之间的函数关系点，并作出了F －x 图线．
(1)图线跟x 坐标轴交点的物理意义是________________________________．
(2)该弹簧的劲度系数k ＝________.(结果保留两位有效数字)
5．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50 Hz ，依次打出的点为0,1,2,3,4…n .则：
(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为____________________、
__________________、________________，必须计算出的物理量为____________、____________，验证的表达式为______________．
(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是________．(填写步骤前面的字母)
A ．将打点计时器竖直安装在铁架台上
B ．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C ．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验
D ．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带
E ．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h 1、h 2、h 3…h n ，计算出对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3…v n
F ．分别算出12mv 2n
和mgh n ，在实验误差范围内看是否相等 6．图甲是验证机械能守恒定律的实验．小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定．将轻绳拉至水平后由静止释放．在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间Δt ，再用游标卡
尺测出小圆柱的直径d，如图乙所示，重力加速度取g.则
(1)小圆柱的直径d＝________cm.
(2)测出悬点到圆柱重心的距离l，若等式gl＝________成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒．
(3)若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力F，则要验证小圆柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是________________________________(用文字和字母表示)，若等式F＝________成立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式．
7．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．本次实验中已测量出的物理量有钩码的质量m、滑块的质量M、滑块上的遮光条由图示初始位置到光电门的距离s.
(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，其方法是：接通气源，将滑块置于气垫导轨任意位置上，(未挂钩码前)若________________________，则说明导轨是水平的．
(2)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________cm；实验时挂上钩码，将滑块从图示初始位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt，则可计算出滑块经过光电门时的瞬时速度．(3)实验中又测量出相关物理量：钩码的质量m、滑块的质量M、滑块上的遮光条由图示初始位置到光电门的距离s.本实验通过比较____________和____________(用物理量符号表示)在实验误差允许的范围内相等，即可验证系统的机械能守恒．
8．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，有输出电压为6 V、频率为50 Hz的交流电和输出电压为6 V的直流电两种．质量为0.300 kg的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．(取g＝9.8 m/s2)
下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．松开手释放纸带，然后接通电源开关，打出一条纸带；
D．测量纸带上某些点间的距离；
E．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能．
(1)其中没有必要进行或者操作不当的步骤，请将其选项对应的字母填在下面的空行内，答：________.
(2)实验中得到如图所示的纸带，根据纸带可计算得知，重锤从B点到D点过程中重力势能减少量等于
________J，动能增加量等于________J．(结果保留三位有效数字)
(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加量，其原因主要是_________________________________________________.
9．用如图所示装置可验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量相等的物体A、B，物体B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物体B的正下方．系统静止时，金属片C与圆环间的高度为h，由此释放，系统开始运动．当物体B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，两光电门固定在铁架台P1、P2处，通过电子计时器可测出物体B通过P1、P2这段距离的时间．
(1)若测得P1、P2之间的距离为d，物体B通过这段距离的时间为t，则物体B刚穿过圆环后的速度v＝________.
(2)若物体A、B的质量均用M表示，金属片C的质量用m表示，重力加速度为g，该实验中验证了等式
____________成立，即可验证机械能守恒定律．
(3)本实验中的测量仪器除刻度尺、光电门、电子计时器外，还需要________．
10．(多选)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学把铺有白纸的木板竖直放置，两弹簧测力计用钉子固定住顶端，钩码挂在绳套上，结点为O，如图所示，以下说法中正确的是( )
A．结点O与弹簧测力计的挂钩之间的绳子要求适当的长一些，以便更好地确定两个分力的方向，从而减小实验误差
B．弹簧测力计的重力是造成实验误差的原因之一
C．实验过程中必须记下结点O的位置
D．本实验中，必须知道钩码所受的重力
E．可以改变钩码的个数，更换白纸，进行多次测量
11．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．
(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．
(2)本实验采用的科学方法是________．
A．理想实验法B．等效替代法
C．控制变量法D．建立物理模型法
(3)实验时，主要的步骤是：
A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记录下O 点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；
F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．
上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的序号是________和________；
②遗漏的内容分别是___________________________和____________________．
12．某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N.
(2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)
A．应测量重物M所受的重力
B．弹簧测力计应在使用前校零
C．拉线方向应与木板平面平行
D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置
(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，下列解决办法不可行的是________．A．改变弹簧测力计B拉力的大小
B．减小重物M的质量
C．将A更换成量程较小的弹簧测力计
D．改变弹簧测力计B拉力的方向
13.如图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解．A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3 m的杆．将细绳连接在杆右端O点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：
①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ
②对两个传感器进行调零
③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数
④取下钩码，移动传感器A改变θ角
重复上述实验步骤，得到表格.
(1)根据表格数据，A12保留一位有效数字)
(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是( )
A．因为事先忘记调零
B．何时调零对实验结果没有影响
C．为了消除横杆自身重力对结果的影响
D．可以完全消除实验的误差
14．气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图甲所示)，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz，由图可知：
(1)A、B离开弹簧后，应该做________运动，已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是
________________________________________________________________________．
(2)若不计此失误，分开后，A的动量大小为________kg·m/s，B的动量大小为________kg·m/s，本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是
_______________________________________________________________
15．气垫导轨(如图甲)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力．为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动．图乙所示为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为________、________，两滑块的总动量大小为
____________；碰撞后两滑块的总动量大小为__________．重复上述实验，多做几次．若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证．
16．如图是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边沿有一竖直立柱．实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高．将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点．测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出A 点离水平桌面的距离为a，B点离水平桌面的距离为b，C点与桌子边沿间的水平距离为c.此时，
(1)还需要测量的量是____________、________和________．
(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为_______________________．(忽略小球的大小)
17．为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示的实验装置．请思考探究思路并回答下列问题：
(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是________；
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上
(2)在实验中，得到一条打点的纸带，如图所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则小车加速度的表达式为a＝__________________；
(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图所示．图线________(填“①”或“②”)是在轨道倾
斜情况下得到的；小车及车中的砝码总质量m ＝________kg.
18．如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置，他在气垫导轨上安装了一个光电门B ，滑块上固定一遮光条(宽度为d ，d 较小)，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A 处由静止释放．
(1)实验时，将滑块从A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是__________________．
(2)下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)．
A ．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B ．应使A 位置与光电门间的距离适当大些
C ．应将气垫导轨调节水平
D ．应使细线与气垫导轨平行
(3)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F 和遮光条通过光电门的时间t ，通过描点作出线性图象，研
究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出________(填“t 2－F ”、“1t －F ”或“1t 2－F ”)图象． 19．如图所示为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图．图中A 为小车，质量为m 1，连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器B ，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，P 的质量为m 2，C 为弹簧测力计，实验时改变P 的质量，读出测力计不同读数F ，不计绳与滑轮的摩擦．
(1)电火花打点计时器的工作电压为________(填“交”或“直”)流________V .
(2)下列说法正确的是( )
A ．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平
B ．实验时应先接通电源后释放小车
C ．实验中m 2应远小于m 1
D ．测力计的读数始终为m 2g 2
(3)如图为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是________m/s 2(交流电的频率为50 Hz ，结果保留两位有效数字)．
(4)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a －F 图象可能是下图中的图线( )
20．某实验小组利用弹簧测力计和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．
甲
乙
实验步骤：
①用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G ；
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧测力计相连，如图甲所示．在A 端向右拉动木板，待弹簧测力计示数稳定后，将读数记作F ；
③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如下表所示：
④如图乙所示，P 连接，保持滑块静止，测量重物P 离地面的高度h ；
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D 点(未与滑轮碰撞)，测量C 、D 间的距离s .
完成下列作图和填空：
(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F －G 图线．
(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留2位有效数字)．
(3)滑块最大速度的大小v＝____________(用h、s、μ和重力加速度g表示)．
21．(多选)在用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是( )
A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动
B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样
C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值
D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值
E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源
F．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
G．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度
22．某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．
(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有______________．
(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，他这样做的目的是( ) A．避免小车在运动过程中发生抖动
B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：____________________________________________.
(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．造成这一情况可能的原因是( )
A ．在接通电源的同时释放了小车
B ．小车释放时离打点计时器太近
C ．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉
D ．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力
23．在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲所示)：
(1)下列说法正确的是( )
A ．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
B ．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量
C ．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放
(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O 、A 、B 、C 计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz ，则打B 点时小车的瞬时速度大小为________m/s.(保留三位有效数字)
24．为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”，查资料得知，弹簧的弹性势能E p ＝12
kx 2，其中k 是弹簧的劲度系数，x 是弹簧长度的变化量．某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球(质量为m )运动来探究这一问题．为了研究方便，把小球放在水平桌面上做实验，让小球在弹力作用下运动，即只有弹簧弹力做功．该同学设计实验如下：
(1)首先进行如图甲所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量为d .在此步骤中，目的是要确定物理量____________，用m 、d 、g 表示为________．
(2)接着进行如图乙所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小球在空中运动的水平距离为L.
小球的初动能E k1＝________.
小球离开桌面的动能E k2＝________.
弹簧对小球做的功W＝________(用m、x、d、g表示)．
对比W和E k2－E k1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”．。