专题08力学实验 8省联考物理试题分类解析(解析版)

专题08力学实验—8省联考物理试题分类解析（解析版）
力学实验题目录
1.重庆卷11题. 用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，
2.河北卷11题.（6分）验证力的平行四边形定则
3.江苏卷12题.（15分）测量木块与长木板间的动摩擦因数μ
4.湖北卷13题.测量滑块与长金属板之间的动摩擦因数和当地重力加速度
5.湖南卷11题. 利用滑块在气垫导轨上的运动测量当地的重力加速度，
6.辽宁卷11题. 利用如图所示的实验装置来测量重力加速度。

7.广东卷11题. 验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，
8.使用“节拍法"来重现伽利略的斜面实验
福建卷11. (5分)伽利略斜面实验被誉为物理学史上最美实验之一。

某研究小组尝试使用等时性良好的“节拍法"来重现伽利略的斜面实验,研究物体沿斜面运动的规律。

实验所用节拍的频率是每秒2拍，实验装置如图(a)所示。

在光滑倾斜的轨道上装有若干可沿轨道移动的框架，框架上悬挂轻薄小金属片，滑块下滑撞击金属片会发出“叮"的声音(金属片对滑块运动的影响可忽略)。

实验步骤如下:
①从某位置(记为A0)静止释放滑块,同时开始计拍;调节框架的位置,使相邻金属片发出的“叮”声恰好间隔1个拍,并标记框架在轨道上的位置A1，A2，A3,.....
②测量A1、A2....到A0的距离s1，s2，s3,......如图(b)所示。

③将测量数据记录于下表,并将节拍数n转换成对应时间t的平方。

(1)表格中“C"处的数据应为____
(2)由表中数据分析可得,s与t2成____关系(填“线性”或“非线性”);
(3)滑块的加速度大小为_____m/s2(结果保留2位小数)。

河北卷11题.（6分）
为验证力的平行四边形定则，某同学准备了以下器材:支架，弹簧，直尺，量角器坐标纸，细线，定滑轮（位置可调）两个，钩码若干。

支架带有游标尺和主尺，游标尺（带可滑动的指针）固定在底座上，主尺可升降，如图1所示。

实验步骤如下:
（1）仪器调零。

如图1，将已测量好的劲度系数k为5.00N/m的弹簧悬挂在支架上，在弹箦挂钩上用细线悬挂小钩码做为铅垂线，调节支架竖直。

调整主尺高度，使主尺与游标尺的零刻度对齐。

滑动指针，对齐挂钩上的O点，固定指针。

（2）搭建的实验装置示意图如图2。

钩码组m A=40g，钩码组m B=30g，调整定滑轮位置和支架的主尺高度，使弹簧竖直且让挂钩上O点重新对准指针。

实验中保持定滑轮、弹簧和铅垂线共面。

此时测得α=36.9°，β=53.1°，由图3可读出游标卡尺示数为___________cm，由此计算出弹簧拉力的增加量F=___________N。

当地重力加速度g为9.80m/s2。

（3）请将第（2）步中的实验数据用力的图示的方法在图框中做出，用平行四边形定则做出合力F′。

（4）依次改变两钩码质量，重复以上步骤，比较F′和F的大小和方向，得出结论。

实验中铅垂线上小钩码的重力对实验结果___________（填写“有”或“无”）影响。

【答案】(1). 9.78(2). 0.489(3).
(4). 无
【解析】(2)[1]游标卡尺精度为1mm
0.1mm
10
=，读数为
97mm80.1mm97.8mm9.78cm +⨯==
[2]则弹簧拉力的增量为259.7810N 0.489N F k x -∆=∆=⨯⨯=。

(3)[3]根据题意可知OA 绳产生的拉力为3
40109.8N 0.392N OA A F m g -==⨯⨯=，OB 绳产生的拉力为330109.8N 0.294N OB B F m g -==⨯⨯=，力的合成如图
(4)[4]在求解合力的过程中，求解的是弹簧弹力的变化量，所以小钩码的重力对实验结果无影响。

.江苏卷12题.（15分）用如题12-1图所示的实验装置测量木块与长木板间的动摩擦因数μ.把左端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，载有砝码的木块右端连接穿过打点计时器的纸带，左端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码，木块在槽码的牵引下运动通过纸带测量木块的加速度，并测出木块与砝码的总质量M ，槽码的总质量m ，计算木块与木板之间的摩擦力f.改变M 和m 进行多次实验.
（1）下列实验操作步骤，正确顺序是_____________.
①释放木块
②接通打点计时器电源
③将木板固定在水平桌面上
④调节滑轮高度使细线与木板平行
⑤将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上
（2）实验打出的一段纸带如题12-2图所示，打点计时器的工作频率为50Hz，图中纸带按实际尺寸画出，则木块的加速度为_____________m/s2.
（3）甲同学测得的数据见下表.
请根据表中的数据，在方格纸上作出f-M图像.
（4）已知重力加速度g=9.80m/s 2，可求得该木块与木板的动摩擦因数μ=_____________.
（5）乙同学用（3）问表中的数据逐一计算出每次测量的μ值，取其平均值作为测量结果.他发现该值比甲同学在（4）问中得出的μ值大.你认为哪位同学的结果更准确，请简要说明理由.
【答案】 (1). ③⑤④②① (2). 0.47 (3). 见解析 (4). 0.33(0.32~0.34) (5). 见解析
【解析】(1)[1]实验时，将木板固定在水平桌面上，接着将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上，然后把细线拴在小车上，使细线跨过定滑轮并挂上槽码，调节滑轮高度使细线与木板平行。

再接通打点计时器电源，接着释放木块。

最后关闭电源，取下纸带。

故正确顺序是③⑤④②①。

(2)[2]如图所示
每四个点选用一个计数点，标上字母。

则计数点之间的时间间隔为
0.02s 40.08s T =⨯=
用刻度尺测得C 、E 两点到O 点的距离分别为 3.90cm OC x =，9.00cm OE x =，由逐差法得
22()0.472)
m /s (OE OC OC x x x a T --==
(3)[3]根据表中数据描点，用平滑的曲线连接如下
(4)[4]由滑动摩擦力公式得
f gM μ=
可知，f M -图线的斜率为g μ，则
2.40.20.680
f k
g M μ∆-=
==∆- 解得 0.33μ=
(5)[5]用图象法求μ，需要连线，连线时尽量让更多的点在线上，但不会去将就每一个点。

这样偏离直线较远的点，说明有问题，可以自动排除。

但乙同学通过求平均值就做不到这一点，因此甲同学的结果更准确。

广东卷11题. 为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图（a ）装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m ，球心到悬挂点的距离为L ，小球释放的位置到最低点的高度差为h ，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图（b ），其中F m 是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g ，请回答以下问题：
(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量△E p =___________，动能的增加量△E k =___________。

（均用题中所给字母表示）
(2)观察图（b ）中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：___________。

(3)为减小实验误差，实验时应选用密度___________（选填“较大”或“较小”）的小球。

【答案】 (1). mgh (2). ()2
m F mg L - (3). 空气阻力做负功，机械能有损失 (4). 较大 【解析】(1)[1]小球第一次摆动至最低点的过程，重心下降了h ，则重力势能的减少量为
P E mgh ∆=
[2]小球第一次摆动至最低点，初速度为零，最低点速度为m v ，由牛顿第二定律有
2m m v F mg m L
-= 而动能的增加量为
2k m 102
E mv ∆=
- 联立解得 k ()2
m F mg L E -∆= (2)[3]根据F t -图像可知小球做周期性的摆动每次经过最低点时拉力最大，而最大拉力逐渐变小，说明经过最低点的最大速度逐渐变小，则主要原因空气阻力做负功，导致机械能有损失；
(3)[4]为了减小因空气阻力带来的误差，应选择密度大体积小的球进行实验。

湖北卷13题. 某同学利用如图（a ）所示的装置测量滑块与长金属板之间的动摩擦因数和当地重力加速度。

金属板固定于水平实验台上，一轻绳跨过轻滑轮，左端与放在金属板上的滑块（滑块上固定有宽度为d =2.000cm 的遮光条）相连，另一端可悬挂钩码。

本实验中可
用的钩码共有N =6个，每个质量均为m 0=0.010kg 。

实验步骤如下：
①在金属板上适当的位置固定光电门A 和B ，两光电门通过数据采集器与计算机相连。

②用电子秤称量出滑块和遮光条的总质量为M =0.150kg 。

③将n （依次取n =1，2，3，4，5，6）个钩码挂在轻绳右端，其余N -n 个钩码固定在滑块上。

用手按住滑块，并使轻绳与金属板平行。

接通光电门，释放滑块。

计算机自动记录：
i.遮光条通过光电门A 的时间△t 1；
ii.遮光条通过光电门B 的时间△t 2；
iii.遮光条的后端从离开光电门A 到离开光电门B 的时间△t 12；
④经数据处理后，可得到与n 对应的加速度a 并记录。

回答下列问题：
(1)在n =3时，△t 1=0.0289s ，△t 2=0.0160s ，△t 12=0.4040s 。

i.忽略遮光条通过光电门时速度的变化，滑块加速度的表达式为a 1=___________，其测量值为___________m/s 2（计算结果保留3位有效数字。

通过计算机处理得到
11t ∆=34.60s -1，2
1t ∆=62.50s -1）；
ii.考虑遮光条通过光电门时速度的变化，滑块加速度的测量值a 2___________a 1（填“大于”“等于”或“小于”）。

(2)利用记录的数据拟合得到a -n 图象，如图（b ）所示，该直线在横轴上的截距为p 、纵轴上的截距为q 。

用已知量和测得的物理量表示滑块与长金属板之间动摩擦因数的测量值μ=___________，重力加速度的测量值g =___________（结果用字母表示）。

【答案】 (1). 2112
d d t t t -∆∆∆ (2). 1.38 (3). 大于 (4). 21p p - (5). 21q pq p - 【解析】(1)[1]通过光电门A 的速度为
A 1
d v t =
∆ 通过光电门B 的速度为 B 2
d v t =∆ 忽略遮光条通过光电门时速度的变化，滑块加速度的表达式为
B A 2
11212
d d v v t t a t t --∆∆==∆∆ [2]代入数据解得，滑块的加速度为
2
2112
1.38m/s d d t t a t -∆∆==∆ [3]若考虑到遮光条通过光电门时速度变化，则遮光片通过两个光电门中间时刻间隔的时间比12t ∆测量值大，所以加速度的测量值比真实值大；
(2)[4][5]由牛顿第二定律可得
()()nmg Mg N n mg M Nm a μ⎡⎤-+-=+⎣⎦
化简得
(1)21mg mg g a n g n g M Nm ++=
-=⋅-+μμμμ 可得
g q =μ，
(1)21g q p
+=μ 解得 21p μp =
-，21q pq g p
-=
湖南卷11题. 某同学利用滑块在气垫导轨上的运动测量当地的重力加速度，如图（a ）所示，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d 的遮光片）、数字计时器、光电门等。

导轨下方两支点间的距离为l 。

实验步骤如下：
(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当光电门A 记录的遮光时间________（填“大于”“小于”或“等于”）光电门B 记录的遮光时间时，认为气垫导轨水平；
(2)用游标卡尺测量遮光片宽度d 。

如图（b ）所示，d =_______cm ；
(3)在导轨左支点下加一高度为h 的垫块，让滑块从导轨顶端滑下，记录遮光片经过A 、B 两处光电门的光时间△t 1、△t 2及遮光片从A 运动到B 所用的时间t 12，可求出重力加速度g =______（用题中给出的物理量符号表示）；
(4)分析实验结果发现，重力加速度的测量值比该地的实际值偏小，写出一条产生这一结果的可能原因：______。

【答案】 (1). 等于 (2). 0.304 (3). 1221
11()dl ht t t -∆∆ (4). 测量遮光片宽度d 偏小(测量运动时间偏大，或气垫导轨未调水平)
【解析】(1)[1]
调节气垫导轨水平后，轻推滑块能做匀速直线运动，则滑块通过两光电门的
时间应相等；
(2)[2]20分度的游标卡尺精确度为0.05mm ，则遮光片宽度为
3mm 20.02mm 3.04mm=0.304cm d =+⨯=
(3)[3]滑块经过两光电门的时间较短，其平均速度可认为是经过两位置的瞬时速度，有
1
A d v t =
∆，2B d v t =∆ 滑块做匀加速直线运动，有 12B A v v at =+
而对滑块由牛顿第二定律有
sin h a g g l
α==⋅ 联立各式解得重力加速度为
1221
11()dl g ht t t =-∆∆ (4)[4]根据重力加速度的测量公式分析，测量值偏小，可能的原因如测量遮光片宽度d 偏小，(或测量运动时间偏大，或气垫导轨未调水平)
重庆卷11题. 某小组用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，该打点计时器电源的频率为50Hz ，在打好的纸带上每5个点标记一个计数点，标记结果如图所示A 、B 、C 、D 为连续选择的计数点，其位置分别为20.0mm 、34.0mm 、53.0mm 和77.0mm 。

则：
(1)图中相邻两计数点的时间间隔是______s ；
(2)打B 点时小车的速度大小是______m/s ；
(3)小车运动的加速度大小是______m/s 2。

【答案】 (1). 0.1 (2). 0.165 (3). 0.5
【解析】(1)[1]打点计时器的打点周期为
110.02s 50Hz
T f ===
相邻计数点之间的时间间隔
50.1s t T ==
(2)[2]匀变速直线运动中，中间时刻速度等于平均速度，所以B 点速度为
33310m 0.165m/s 220.1s
AC B x v t -⨯===⨯ (3)[3]根据逐差法求解加速度
32222(2414)10m/s 0.5m/s 220.1
CD AB x x a t ---⨯===⨯。

辽宁卷11题. 某兴趣小组利用如图所示的实验装置来测量重力加速度。

铁架台竖直放置，上端固定电磁铁M ，A 、B 为位置可调节的光电门，均与数字计时器N 相连。

实验步骤如下：
①接通M 的开关，吸住小球；
②将A 固定在小球下方某一位置，调节B 的位置并固定，测出A 和B 之间的距离h 1； ③断开M 的开关，小球自由下落，记录小球从A 到B 的时间，重复测量3次对应于h 1的时间，平均值为t 1；
④保持A 位置不变而改变B 的位置并固定，测出A 和B 之间的距离h 2，重复测量3次对应于h 2的时间，平均值为t 2。

完成下列问题：
(1)本实验所用器材有；铁架台、电源电磁铁、光电门、数字计时器，小球和___________（填入正确选项前的字母）。

A ．天平
B ．刻度尺
C ．游标卡尺
(2)重力加速度大小可表示为g =___________（用h 1、t 1、h 2、t 2表示）。

(3)另一组同学也利用该装置测量重力加速度，如果实验过程中保持B 的位置不变而改变A 的位置，那么该组同学___________（填“能”或“不能”）正确测得重力加速度。

【答案】 (1). B (2). 121212
2()h h t t t t -- (3). 能 【解析】(1)[1]实验需要测量A 和B 之间的距离，所以需要用刻度尺。

因为没有记录小球过光电门的时间，所以不需要测量小球直径，故不要游标卡尺。

故选B 。

(2)[2]设过A 时的速度为0v ，从A 运动到B ，有
2101112h v t gt =+
，2202212
h v t gt =+ 解得 121212
2()h h g t t t t =-- (3)[3]倒过来分析，小球以相同的速度从B 点竖直上抛，同理亦可以测得。