2013年高考期末一模联考物理新题精选分类解析专题10力学探究性试验

十、力学探究性实验
1．（2013上海市闵行区期末）如图(a)所示为一实验小车自动测速示意图。

A 为绕在条形磁铁上的线圈，经过放大器与显示器连接，图中虚线部分均固定在车身上。

C 为小车的车轮，B 为与C 同轴相连的齿轮，其中心部分使用铝质材料制
成，边缘的齿子用磁化性能很好的软铁制成，铁齿经过条形磁铁时即有信号被记录在显示器上。

已知齿轮B 上共安装30个铁质齿子，齿轮直径为30cm ，车轮直径为60cm 。

改变小车速度，显示器上分别呈现了如图（b ）和（c ）的两幅图像。

设（b ）图对应的车速为v b ，（c ）图对应的车速为v c 。

（1）分析两幅图像，可以推知：v b _________ v c （选填“>”、“<”、“=”）。

（2）根据图(c)标出的数据，求得车速v c =__________________ km/h 。

答案：⑴<； ⑵18π或56.5。

解析：
由于图C 周期小，所以v b <v c. 根据图(c)标出的数据，求得车速v c =2300.004
π⨯×0.15×2m/s=
2300.004
π
⨯×0.15×2×3.6km/h=18πkm/h=56.5 km/h 。

2．（2013上海市闵行区期末）如图所示为测量重力加速度的实验装置。

装置包括：固定在水平底板上带有刻度的直杆；三个可通过螺丝固定在直杆上的支架A 、B 、C （这些支架上可以固定相应的器材）；小钢珠一个；小型电磁铁一个（用于吸住或释放小钢珠）；光电门两个（用于测量小钢珠通过两个光电门之间距离所需的时间，一个光电门触
s
图(b)
s
图
(c)
C
图(a)
发后开始计时，另一个光电门触发后停止计时）。

由直杆上的刻度读出C与B两个光电门的间距∆h，利用电磁铁将钢珠吸住，并使其由静止释放，记录钢珠通过两个光电门的时间间隔∆t，计算出两个光电门之间运动的平均速度为v－，保持A、B 间距离不变，调节C的高度并重复上述步骤，测得多组数据∆h i、∆t i和i v。

（1）用图像法求重力加速度g时，取∆t为横坐标，为纵坐标（2）若图像的斜率为k，则重力加速度g为。

3.（6分）（2013河南郑州市一模）为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示实验装置。

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，是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.使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.使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，已知相邻计数点的时间间隔为T，且间距S1、S2、S3、S4、S5、S6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＿＿＿＿＿＿是在轨道倾斜情况下得到的（选填①
或
②）
；小
车
及车中的砝码总质量m=＿＿＿＿＿＿kg。

3.答案：（1）C （2分） （2）2
3216549)
()(T
S S S S S S a ++-++=
（2分） （3） ，0.5（每空1分）
解析：由图象斜率k=2可得小车及车中的砝码总质量m =1/k=0.5kg 。

4．（6分）（2013河北省唐山市期末模拟）在研究平抛运动实验中，实验室准备了
下列器材：铁架台、斜槽、竖直挡板、有水平卡槽的木板（能将挡板竖直固定在卡槽上，且相邻卡槽间的距离相等）、白纸、复写纸、图钉、小球、刻度尺等。

I ．请完成研究平抛运动的实验步骤：
（1）按图安装实验装置，保证斜槽末端 ，将 、 用
图钉固定在挡板同一面上，再将挡板竖直固定在卡槽上；
（2）将小球从斜槽上某位置由静止释放，小球撞击挡板时在白纸上会留下痕
迹；
（3）将挡板移到右侧相邻的卡槽上竖直固定好，将小球从斜槽上 释
放，小球撞击挡板时在白纸上留下痕迹； （4）重复（3）的步骤若干次； （5）整理器材。

Ⅱ．若相邻卡槽间的距离为l ，在白纸上依次选取三个 点迹，测得相邻两点迹间的距离分别为h 1、h 2（h 2>h 1）， 重力加速度为g ，则小球做平抛运动的初速度v 0= 。

答案：Ⅰ．切线水平 白纸 复写纸 同一位置由静止（每空1分）
Ⅱ．l
1
2h h g
-（2分） 解析：由平抛运动规律，l= v 0T ，h 2-h 1=gT 2，联立解得小球做平抛运动的初速度v 0=
l
1
2h h g
-。

5．（每空2分）（2013河南漯河市联考）在“研究
弹簧的形变与外力的关系”的实验中，将弹簧水平放置，测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F．实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的．用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F--x图线如图所示．
①由图求出弹簧的劲度系数，即k=_________
②图线不过原点的原因是：________________________。

6．（8分）（2013河南漯河市联考）如图甲所示，用包有白纸的质量为m(kg)的圆柱棒代替纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，代替打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为20.0 mm,44.0 mm,68.0 mm,92.0 mm,116.0 mm,140.0 mm，已知电动机铭牌上标有“1200 r/min”字样，由此研究圆柱棒的运动情况．根据以上内容，回答下列问题：
(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T＝________s，图乙中的________端是圆柱棒的悬挂端(填“左”或“右”)．
(2)根据图乙所给的数据，可知毛笔画下记号D时，圆柱棒下落的速度v D＝________m/s；圆柱棒竖直下落的加速度a= m／s2．(结果保留三位有效数字)
7．（8分）（2013山东省淄博市期末）为了探究加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，带滑轮的长木板水平放置，板上有两个光电门相距为d，滑块通过细线与重物相连，细线的拉力F大小等于力传感器的示数．让滑块从光电门1由静止释放，记下滑到光电门2的时间t，改变重物质量来改变细绳拉力大小，重复以上操作5次，得到下列表格中5组数据．
（1）若测得两光电门之间距离为d=0．5m，运动时间t=0．5s，则a= ☆m/s2；
（2）依据表中数据在坐标纸上画出a-F图象．
（3）由图象可得滑块质量m= ☆kg，滑块和轨道间的动摩擦因数μ= ．g=10m／s2）
.答案：(1)4.0 (2)图象如图。

（3）m=0.25 μ=0.2
8.(2013年安徽
省合肥市一模)某同学用如图所示装置做“研究平抛运动的规律”的实验， （1）有下列实验步骤：
①用图钉把白纸订在竖直木板上；
②把斜槽固定在紧靠木板的左上角，且使其末端切线水平；
③记下小球飞出时初始位置O ，并凭眼观测过O 画水平线作为x 轴；
④把水平木条靠在竖直木板上，让小球从斜槽适当的位置由静止滚下，观察小球在木条上的落点，并在白纸上标出相应的点，得到小球运动过程中的一个位置； ⑤把水平木条向下移动，重复④的操作，让小球从斜槽上相同位置由静止滚下，得到小球运动过程中的多个位置； ⑥从木板上取下白纸： ............
上述①到⑥的步骤中，有错误的是步骤_______________， 应
改
为
________________________________________________。

（2）根据画出的轨迹测出小球多个位置的坐标（x ，y ），画出2
x y 图像如图（2）所示，图线是一条过原点的直线，说明小球运动的轨迹形状是_______；设该直线的斜率为
k ，重力加速度为g ，则小铁块从轨道末端飞出的速度
第12题图(2)
y
0v _______。

9．（2013安徽合肥名校联考）为研究钢球在液体中运动时所受阻力的
阻力常数，让钢球从某一高度竖直下落进入液体中运动，用闪光照相的方法拍摄出钢球在不同时刻的位置，如图7所示。

已知钢球在液体中运动时所受阻力F=kv 2，闪光照相机的闪光频率为f ，图中刻度尺的最小分度为s 0，钢球质量为m ，则阻力常数k 的表达式为 。

答案：
04mg
s f
解析：钢球从某一高度竖直下落进入液体中先做减速运动，后做匀速运动，由mg=
kv 2，v=2 s 0/T=2 s 0f ，解得k=
04mg
s f。

10．（2013北京东城区期末）用如图甲所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实
验。

（1）对于实验的操作要求，下列说法正确的是（）
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
（2）根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。

部分运动轨迹如图乙所示。

图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。

若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，重力加速度为g。

可求出小球从P1运动到P2所用的时间为，小球抛出后的水平速度为____。

答案：（1）AD（2）
.
解析：由4l=gT2，解得小球从P1运动到P2所用的时间为
.由6l=v0T解得小
球抛出后的水平速度为v0
11（2013北京市丰台区期末）如图为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置。

用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L= 48.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率。

(1)实验主要步骤如下：
①将拉力传感器固定在小车上；
②调整长木板的倾斜角度，以平衡小车受到的摩擦力，让小车在不受拉力作用时能在木板上做 运动；
③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连； ④接通电源后自C 点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F 的大小及小车分别到达A 、B 时的速率v A 、v B ； ⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作。

(2)下表中记录了实验测得的几组数据，22
B A
v v -是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a = ，请将表中第3次的实验数据填写完整（结果保留三位有效数字）；
(3)由表中数据在坐标纸上描点并作出a ～F 关系图线；
(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线) ，造成上述偏差的原因是 。