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2013届高三物理专题18 运动和力学实验(包括长度的测量) Word版含答案(人教版)


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实验一 长度的测量和直线运动
1. (江西省师大附中 2012 届高三下学期开学考试物理试题)在测定金属丝电阻率的实 验中,如图所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径 d=________mm.

3.( (广西柳铁一中 2012 届高三第四次月考理综卷)读出下图给出的螺旋测微器和游标卡尺 的示数 (1)螺旋测微器的示数为________mm; (2)游标卡尺的示数______________cm.

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4.(湖南省宁远一中、舜德学校 2012 届高三联考试卷)(1)一游标卡尺的主尺最小分度 是 1 mm,游标尺上有 20 个小的等分刻度,用它测量一工件的长度,如图 1 所示,这个工 件的长度是 mm。 (2)用螺旋测微器测量一矩形小零件的宽度时,螺旋测微器上的示数 如图 2 所示,其读数是 mm。

5. (安徽省马鞍山市 2012 届高三第一次教学质检试题理综卷)如图所示,某同学在做“研 究匀变速直线运动”实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上 两相邻计数点的时间间隔为 T=0.10s,其中 s1=7.05cm、s2=7.68cm、s3=8.33cm、s4=8.95cm、 s5=9.61cm、s6=10.26cm,则 A 点处瞬时速度的大小为 m/s,小车运动的加速度大 2 小为 m/s 。

5.0.86(0.864 也对) ;0.64 解析: vA=

s3 ? s 4 8.33 ? 8.95 ? cm/s ? 86.4cm/s ? 0.864 m/s ; 2T 2 ? 0.10 ? 0.64 m/s 。

a=

?s4 ? s5 ? s6 ? ? ?s1 ? s2 ? s3 ?
9T 2

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6.(广东省粤西北“九校”2012 届高三联考理综试题)在做“研究匀变速直线运动” 的实验时,某同学得到一条用打点计时器打出的纸带。并在其上取了 O、A、B、C、D、E、 F 7 个计数点(每相邻两个计数点间还有 4 个打点计时器打下的点。本图中没有画出)打点 计时器用的是 220V、50Hz 的交流电源。 O A B C D E F

(1)实验时,在正确安装好装置后,把小车放到靠近打点计时器的位置,再先 后 ,使小车运动,而后得到反映小车运动的纸带。 (2)利用纸带的数据可计算得出该物体的加速度 a 为 m/s2; (计算结果保留三 位有效数字) (3)如果当时电网中交变电流的频率是 f=49Hz,而做实验的同学并不知道,由此引起 的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏 。 (填“大”或“小”。 )

7.(安徽省黄山市 2012 届高三“七校联考”试题)利用如图所示装置可以研究自由落体运 动:

(1)实验时调整好仪器,开始打点计时的时候,应先 ,然后 。 (2)为了测得重物下落的加速度,还需要的实验器材有 (填入正确选项前的 字母) A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.直流电源 (3)实验中用打点计时器打出一条纸带,在纸带上选取了点迹清晰、连续的 3 个点, 用刻度尺测出相邻两点间的距离 x1 和 x2,已知交流电频率为 50 赫兹,当地的重力加速度为 9.81 m/s2。下列 A、B、C、D 四组数据中,正确的一组是 。 A.51.0mm,55.8mm B.49.0mm,52.9mm C.45.1mm,52.8mm D.50.5mm, 51.7mm 7.(1)先开电源;再放纸带 (2) C (3)B

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8. (广西区柳州铁一中 2012 届高三月考理综卷)如图所示,某同学在做“研究匀变速直线 运动”实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点 的时间间隔为 T=0.10s,其中 s1=7.05cm、s2=7.68cm、s3=8.33cm、s4=8.95cm、s5=9.61cm、 s6=10.26cm,则打 A 点时小车瞬时速度的大小是_______m/s,小车运动的加速度计算表达式 为_____________,加速度的大小是_______m/s2(计算结果保留两位有效数字) .

9. (河北省衡水中学 2012 届高三上学期第三次调研考试)在做“研究匀变速直线运动” 的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取了 A、B、C、D、 E、F、G 等 7 个计数点,每相邻两个计数点间还有 4 个点,图中没有画出,打点计时器接 周期为 T=0.02s 的交流电源.他经过测量得到各点到 A 点的距离如图所示。

(1)计算 vF 的公式为 vF=____; (2)如果当时电网中交变电流的频率是 f=51Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速 度的测量值与实际值相比____(选填:偏大、偏小或不变) . 9. v F ?

d6 ? d4 (2)偏小 10T

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10.(江西省临川一中等 2012 届高三上学期联考试卷)伽利略在《两种新科学的对话》一书 中,讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题,提出了这样的猜想:物体沿斜面下滑是 一种匀变速直线运动, 同时他还运用实验验证了其猜想。 物理兴趣小组依据伽利略描述的实 验方案,设计了如图所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。

(1)实验时,让滑块从某一高度由静止沿斜面下滑,并同时打开装置中的阀门,使水 箱中的水流到量筒中;当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定 的) 。改变滑块起始位置的高度,重复以上操作。该实验探究方案是利用量筒中收集的水量 来测量 的。

(2)上表是该小组测得的有关数据,其中 s 为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿 斜面下滑的距离,V 为相应过程量筒收集的水量。分析表中数据,根据 , 可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论。 (3)本实验误差的主要来源有:水从水箱中流出不够稳定,还可能来源 于 . (只要求写出一种)

实验二 力、物体的平衡
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11.(安徽省淮北市2012届高三第一次模拟考试)在“探究力的平行四边形定则”的实 验中,首先用两个弹簧秤分别勾住绳套,在保证弹簧秤与木板平行的条件下,互成角度地拉 长橡皮条,使结点到达O点,用铅笔记下O点位置及两细绳的方向,如图中的OA、OB方向, 读出两弹簧秤的示数FOA=2.7 N、FOB=3.3 N.

(1)根据平行四边形定则,在图中利用图示法求出FOA与F0B的合力,其大小F=____. (2)为了完成本实验,还要进行的一项关键操作是________________,在本操作中需 要记录的是________和________。

12.(福建省 2012 届高三理科综合仿真模拟卷)斜拉索桥比梁式桥具有更大的跨越能力,是 现代大跨径桥梁的重要结构形式, 桥的斜拉悬索主要承受拉力。 某校研究性学习小组的同学 们很想知道斜拉索桥的悬索能承受的最大拉力,但由于悬索很长,抗断拉力又很大,直接测 量很困难,同学们则取来了同种材料制成的样品进行实验探究。 由胡克定律可知,在弹性限度内,弹簧的弹力 F 与形变量 x 成正比,其比例系数与弹 簧的长度、横截面积及材料有关。因而同学们猜想,悬索可能也遵循类似的规律。 (1)同学们通过游标卡尺测样品的直径来测定其截面积,某次测量的结果如图所示, 则该样品的直径为 。

(2)同学们准备象《探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系》的实验一样将样品竖直悬 挂, 再在其下端挂上不同重量的重物, 来完成本实验。 但有同学说悬索的重力是不可忽略的, 为了避免悬索所受重力对实验的影响,你认为可行的措施应该 是: 。 (3)经过同学们充分的讨论,不断完善实验方案后进行实验。最后实验取得数据如下:
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分析样品 C 的数据可知,其所受拉力 F(单位 N)与伸长量 x(单位 m)之间遵循的函 数关系式是 F= ; 对比各样品的实验数据可知, 悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比, 其比例系数与悬 索长度 成正比、与悬索的横截面积 成正比。

13.(北京市怀柔区 2012 届高三下学期适应性练习理综试题)在“探究力的平行四边形定则”的实 验中,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 另一端系着绳套 B、C(用来连接弹簧测力计) .其中 A 为固定橡皮筋的图钉,O 为橡皮筋 与细绳的结点,OB 和 OC 为细绳.

(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为 N,图中 B 的示数为_______N。 (2) 在实验中, 如果只将细绳换成橡皮筋, 其它步骤没有改变, 那么实验结果 _______ (填“会”或“不会” )发生变化. (3)本实验采用的科学方法是 ( )
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A.理想实验法 法

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C.等效替代法 D.建立物理模型

B.控制变量法

14. 广东省深圳市 2012 届高三下学期第一次调研考试理综) ( 某同学利用如图(a)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.

实验三 牛顿运动定律
15.(广东省肇庆市 2012 届高中毕业班第一次模拟测试理科综合) (1)某同学设计了一 个探究小车的加速度 a 与小车所受拉力 F 及质量 m 关系的实验,图中(甲)为实验装置简 图。他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为 下列说法中正确的是( ) A.实验时要平衡摩擦力 B.实验时不需要平衡摩擦力 C.钩码的重力要远小于小车的总重力 D.实验进行时应先释放小车再接通电源

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(2)如图(乙)所示是某次实验中得到的一条纸带,其中 A、B、C、D、E 是计数点(每 打 5 个点取一个计数点),其中 L1=3.07cm,L2=12.38cm,L3=27.87cm,L4=49.62cm。则打 C 点时小车的速度为 m/s,小车的加速度是 m/s2。(计算结果均保留三位有效数 字)

16.(山东省潍坊市 2012 届高三上学期期末测试)某同学将力传感器固定在小车上,然后把 绳的一端固定在传感器控钩上, 用来测量绳对小车的拉力, 探究在小车及传感器总质量不变 时加速度跟它们所受拉力的关系,根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的 a—F 图象;

(1)图线不过坐标原点的原因是 ; (2)本实验中是否仍需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量 (填“是”或“否”); (3)由图象求出小车和传感器的总质量为 kg。 16.(1)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 (2)否 (3)1 解析: (1)图线不过坐标原点,说明绳对小车施加很小拉力时,小车仍然静止,显然, 拉力平衡了小车的摩擦力,所以图线不过坐标原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不 足。 (2)如果实验中没有力传感器,为了能够将细沙和桶的总重力当作绳对小车的拉力, 实验要求细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量; 但在本实验中, 有力传感器固定 在小车上, 通过力传感器可测量绳对小车的拉力, 所以需要细沙和桶的总质量远小于小车和 传感器的总质量。

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(3)因为 a=F/M,所以 a-F 图象的斜率表示 1/M,可求出,小车和传感器的总质量 M=1/k=1kg。 17. (江西省宜春市 2012 届高三上学期期末统考理综试卷、山西省忻州一中 2012 届高 三上学期期中考试卷、陕西省陕师大附中 2012 届高三上学期期中考试卷)某实验小组利用 如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时,物体的加速度与质量之间的关系。

(1)做实验时,将滑块从图甲所示位置由静止释放,由数字计时器(图中未画出)可 读出遮光条通过光电门 1、2 的时间分别为 Δt1、Δt2;用刻度尺测得两个光电门中心之间的 距离 x,用游标卡尺测得遮光条宽度 d。则滑块经过光电门 1 时的速度表达式 v1= ; 滑块加速度的表达式 a= 。 (以上表达式均用已知字母表示) 。如图乙所示,若用 20 分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为______mm。 (2)为了保持滑块所受的合力不变,可改变滑块质量 M 和气垫导轨右端高度 h(见图 甲) 。关于“改变滑块质量 M 和气垫导轨右端的高度 h”的正确操作方法是 。 A.M 增大时,h 增大,以保持二者乘积增大 B.M 增大时,h 减小,以保持二者乘积不变 C.M 减小时,h 增大,以保持二者乘积不变 D.M 减小时,h 减小,以保持二者乘积减小

18.(上海市华师大一附中等八校 2012 届高三 2 月联合调研考试)某学习小组用如图所示装 置探究“加速度和力的关系” 。 该小组已经测量了两个光电门间的距离为 L,遮光条的宽度为 d,遮光条通过两个光电
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门的时间分别为 t1、t2,则:

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(1)小车的实际加速度可以表示为____________(用题中所给物理量表示)

(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可在坐 标纸上画出 a-F 关系的点迹(如图所示) 。经过分析,发现这些点迹存在一些问题,产生 的主要原因可能是( ) A.轨道与水平方向夹角太大 B.轨道保持了水平状态,没有平衡摩擦力 C.所挂钩码的总质量太大,造成上部点迹有向下弯曲趋势 D.所用小车的质量太大,造成上部点迹有向下弯曲趋势

实验四 平抛运动
19. (四川省成都外国语学校 2012 届高三月考理综卷)某同学设计了如图所示的实验: 将两个斜槽滑道固定在同一竖直面内,调整斜槽末端水平,且槽口在同一竖直线上,下面滑 道与光滑水平板连接。 把两个质量相等的小钢球从斜槽的同一高度由静止同时释放, 且不论 两斜槽滑道之间的竖直高度差如何,总能观察到球 1 落到光滑水平板上并击中球 2 的现象, 这说明球 1 离开轨道后______(填序号字母)

装置





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B.水平方向的分运动是匀 D.竖直方向的分运动是匀

A.水平方向的分运动是匀速直线运动 加速直线运动 C.竖直方向的分运动是自由落体运动 速直线运动

20.(四川省绵阳中学 2012 届高三月考理综卷)在“研究平抛物体运动”的实验中,某同学 实验得到的小球做平抛运动的轨迹,建立了坐标系,测出了 a、b、c 三点的坐标,如图所示, g 取 10 m/s2,根据图中数据回答:

21. (浙江省部分重点中学 2012 届高三第二学期 2 月联考理综卷)在做“研究平抛运动” 的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。 (1)为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将你认为正确的选项 前面的字母填在横线上__________。 A.通过调节使斜槽的末端保持水平 B.每次释放小球的位置必须不同 C.每次必须由静止释放小球 D.记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等 距离下降 E.小球运动时不应与木板上的白纸相接触 F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线 (2)作出平抛运动的轨迹后,为算出其初速度,实验中需测量的数据有__________和 __________。其初速度的表达式为 v0=__________。 (3)某学生在做“研究平抛运动”的实验中,忘记记下小球做平抛运动的起点位置 O, A 为物体运动一段时间后的位置,根据图示,求出物体做平抛运动的初速度为 ( )

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A.1.0 m/s

B.10 m/s

C.2.0 m/s

D.20 m/s

22.(重庆市重庆八中 2012 届高三月考理综卷)利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案 如图所示,在悬点 O 正下方有水平放置的炽热的电热丝 P,当悬线摆至电热丝处时能轻易 被烧断;MN 为水平木板,已知悬线长为 L,悬点到木板的距离 OO′=h(h>L) 。

(1)电热丝 P 必须放在悬点正下方的理由是: 。 (2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的 C 点,O′C=s,则小球做平 抛运动的初速度为 v0= 。 (3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角 θ,小球落 点与 O′点的水平距离 s 将随之改变,经多次实验,以 s2 为纵坐标、cosθ 为横坐标,得到如
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图所示图象,则当 θ=60°时,s 为 为 m。

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m;若悬线长 L=1.0 m,悬点到木板间的距离 OO′

23.(重庆市西南大学附属中学 2012 届高三第五次月考试题理综卷)用图 a 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 b 所示。 图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为 l, 1、 2 和 P3 是轨迹图线上的 3 个点, P P 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 。 23.(1)AD (2)

2l gl ;3 g 2

解析: (1)本实验中应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下,以保证小球从斜槽轨 道末端沿水平方向抛出的初速度大小相等,选项 A 正确;斜槽轨道不一定是光滑的,只要 保证小球每次从斜槽上自由滚下的位置不变即可,选项 B 错误;斜槽轨道末端必须是水平 的,只有这样小球离开斜槽后才做平抛运动,选项 C 错误;要使描出的轨迹更好地反映真
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实运动,记录的点应适当多一些,选项 D 正确。 (2)根据小球在水平方向上的分运动可知,小球经过 P1、P2 和 P3 的时间间隔相等, 设为 t,小球在竖直方向上匀加速直线运动,根据 ?h ? gt ,其中 ?h ? 2l ,可得 t=
2

2l , g

即小球从 P1 运动到 P2 所用的时间为

2l gl ;小球抛出后的水平速度为 v0=3l/t= 3 。 g 2

实验五 机械能守恒定律
24. (湖北省天门、仙桃、潜江 2012 届高三期末考试理综卷)某同学利用验证机械能 守恒定律的实验装置来测定当地的重力加速度,该同学在通过实验得到的纸带上选取 6 个 点,每相邻两个点之间的时间间隔均为 T,其中 1、2、3 点相邻,4、5、6 点也相邻.3、4 点之间还有几个不清楚的点.若测得 1、3 距离为 s1,4、6 之间的距离为 s2,2、5 之间的距 离为 s3.则第 2 点速度的表达式 v2= ,重力加速度的表达式是 g= 。

25.(山东省济南市 2012 届高三 3 月高考模拟考试理综)在验证机械能守恒定律的实验中, 使质量为 m = 200 g 的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合 实验要求的纸带如图所示。O 为纸带下落的起始点,A、B、C 为纸带上选取的三个连续点。 已知打点计时器每隔 T = 0.02 s 打一个点,当地的重力加速度为 g = 9.8 m/s2,那么

(1)计算 B 点瞬时速度时,甲同学用 vB ? 2 gSOB ,乙同学用 vB ?
2

S AC 。其中所选择 2T

方法正确的是 (填“甲”或“乙”)同学。 (2)同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力, 为此他计算出纸带下落的加速度为 m/s2,从而计算出阻力 f = N。 (3)若同学丁不慎将上述纸带从 OA 之间扯断,他仅利用 A 点之后的纸带能否实现验 证机械能守恒定律的目的? 。(填“能”或“不能”) 25.(1)乙 (2)9.5;0.06 (3)能 解析: (1)重物下落过程中做自由落体运动,可以用 A、C 两点间的平均速度表示 B 点
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的瞬时速度,所以乙同学的方法正确。 (2)a=(sBC-sAB)/T2=9.5m/s2;f =m(g-a)=0.2×(9.8-9.5)N=0.06N。 (3)能;根据纸带可求出纸带上任意两点的瞬时速度 v1 和 v2,不妨设 v1>v2;利用刻 度尺可直接测出这两点间的间距,设为 l,那么只要验证“ “

1 2 1 2 mv1 ? mhl ? mv 2 ”即 2 2

1 2 1 2 v1 ? hl ? v2 ”成立,就可实现验证机械能守恒定律的目的。 2 2

26.(福建省漳州八中、漳州二中、龙文中学、程溪中学、芗城中学五校 2012 届高三下 学期第一次联考) 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.

(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,利用现有器材如何判断导轨是否水平? . (2)如图乙所示,用游标卡尺测得遮光条的宽度 d= cm;实验时将滑块从图示位置 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=1.2× -2s,则滑块经过光电门 10 时的瞬时速度为 m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量 m、 和 (文字说明并用相应的字母表示) .

(3)本实验通过比较 和 在实验误差允许的范围内相等(用 测量的物理量符号表示) ,从而验证了系统的机械能守恒. 26.(1)接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明导轨是水 平的(或轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动)(2)0.52cm;0.43m/s;滑块上的遮光条 。 初始位置到光电门的距离 s 和滑块的质量 M (3)mgs 和

1 d (m ? M )( )2 2 ?t

解析: (1)接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明导轨是 水平的(或轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动) 。
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1 d ,所以本次实验 (m ? M )( )2 ” 2 ?t

(2)d=5mm+2×0.1mm=5.2mm=0.52cm;滑块经过光电门时的瞬时速度为 v=d/Δt=0.43m/s;根据机械能守恒定律,应该满足“mgs=

中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s和滑 块的质量M。 (3)通过比较 mgs 和

1 d (m ? M )( )2 在实验误差允许的范围内相等,从而验证了系 2 ?t

统的机械能守恒. 27. (湖北省部分重点中学 2012 届高三上学期联考试题、浙江省瑞安市十校 2012 届高 三上学期期中联考理综、湖南省衡阳市 2012 届高三 12 月六校联考试题)某同学为探究“合 力做功与物体动能改变的关系” ,设计了如下实验,他的操作步骤是:

①按上图摆好实验装置,其中小车质量 M=0.20kg,钩码总质量 m=0.05kg。 ②释放小车,然后接通打点计时器的电源(电源频率为 f =50Hz) ,打出一条纸带. (1)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条,如下图所示.把打下的 第一点记作 0,然后依次取若干个计数点,相邻计数点间还有 4 个点未画出,用厘米刻度尺 测得各计数点到 0 点距离分别为 d1=0.041m, 2=0.055m, 3=0.167m, 4=0.256m, 5=0.360m, d d d d 2 d6=0.480m,?,他把钩码重力(当地重力加速度 g=9.8m/s )作为小车所受合力算出打 下 0 点到打下第 5 点合力做功。

W= J(结果保留三位有效数字) ,用正确的公式 Ek= (用相关数 据前字母列式)把打下第 5 点时小车动能作为小车动能的改变量,算得 Ek=0.125J. (2)此次实验探究的结果,他没能得到“合力对物体做的功,等于物体动能的增量” , 且误差很大。通过反思,他认为产生误差的原因如下,其中正确的是 . A.钩码质量太大,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 B.没有平衡摩擦力,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 C.释放小车和接通电源的次序有误,使得动能增量的测量值比真实值偏小 D.没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因

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(2)本实验产生误差的因素可分为实验原理不完善引起的误差和实验操作引起的误差。

28. (云南省部分名校 2012 届高三联考理综卷)某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械 能守恒定律, 实验装置如图甲所示。 在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器 A、B,滑块 P 上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电 传感器采集数据后与计算机相连。 滑块在细线的牵引下向左加速运动, 遮光条经过光电传感 器 A、B 时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压 U 随时间 t 变化的图象。

(1)实验前接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的 Δ t1 Δ t2(选填“大于”“等于”或“小于”)时,说明气垫导轨已经水平。 、 (2)用螺旋测微器测遮光条宽度 d,测量结果如图丙所示,则 d= mm。 (3)滑块 P 用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与质量为 m 的钩码 Q 相连,将滑块 P 由 图甲所示位置释放,通过计算机得到的图像如图乙所示,若Δ t1、Δ t2、m、g 和 d 已知,要 验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒,还应测出 和 (写出物理量的 名称及符号) 。
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(4)若上述物理量间满足关系式 ,则表明滑块和砝码组成的系统机械能 守恒。 28. (1)等于 (2)8.476(在 8.474~8.477 之间均算对) (3)滑块质量 M,两光电门间 距离 L
? d 1 (4) mgL ? ( M ? m )? ? ?t 2 ? 2 ? ? d ? 1 ? ? ( M ? m )? ? ? ?t ? ? 2 ? ? 1?
2 2

解析: (1)Δ t1=Δ t2 时,说明滑块做匀速直线运动,滑块已经平衡了摩擦力。 (2)螺旋测微器的读数即遮光条宽度 d=8mm+47.6×0.01mm=8.476mm。 (3)滑块经过两光电传感器 A、B 时的速度大小分别为 v1=

d d 和 v2= ,在滑块经 ?t1 ?t 2

过传感器 A、B 的过程中,若滑块和砝码组成的系统机械能守恒,则应满足关系式

? l 1 mgL ? ?m ? M ?? ? ?t 2 ? 2

? ? l ? 1 ? ? ?m ? M ?? ? ? ?t ? ,可见,要验证滑块和砝码组成的系统 ? 2 ? ? 1?

2

2

机械能是否守恒,还应测出滑块质量 M,两光电门间距离 L。 (4)根据第(3)问分析可知,若上述物理量间满足关系式

? l 1 mgL ? ?m ? M ?? ? ?t 2 ? 2
恒。

? ? l ? 1 ? ? ?m ? M ?? ? ? ?t ? ,则表明滑块和砝码组成的系统机械能守 ? 2 ? ? 1?

2

2

实验六 动量守恒定律
29. (甘肃省兰州一中 2012 届高三上学期期末考试理科卷)在“验证动量守恒定律” 的实验中,实验装置、小球运动轨迹及落点的情况简图如右图所示。已知 a、b 两球质量分 别为 ma 、 mb ,试根据实验要求完成下列填空:

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30. (四川省广元中学 2012 届高三第六次月考理综卷)某同学用如图所示的装置做验证动 量守恒定律的实验. 先将 a 球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下, 在水平地面上的记 录纸上留下压痕,重复 10 次;再把同样大小的 b 球放在斜槽轨道末端水平段的最右端上, 让 a 球仍从原固定点由静止开始滚下,和 b 球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处, 重复 10 次.

(1)本实验必须测量的物理量有以下哪些______. A.斜槽轨道末端到水平地面的高度 H B.小球 a、b 的质量 ma、mb C.小球 a、b 的半径 r D.小球 a、b 离开斜槽轨道末端后平抛 飞行的时间 t

OB OC E.记录纸上 O 点到 A、B、C 各点的距离 OA、 、
F.a 球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差 h (2)放上被碰小球 b,两球(ma>mb)相碰后,小球 a、b 的落地点依次是图中水平面 上的____点和____点. (3)某同学在做实验时,测量了过程中的各个物理量,利用上述数据验证碰撞中的动 量守恒,那么判断的依据是看__________和__________在误差允许范围内是否相等.

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31.(四川省成都外国语学校 2012 届高三月考理综卷)某同学用如图的装置“验证碰撞时的 动量守恒” ,水平地面上的 O 点是斜槽轨道末端在竖直方向的射影点。实验时,先将球 a 从 斜槽轨道上某固定点由静止释放,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复多次;再把同样 大小的球 b 放在斜槽轨道水平段的末端处静止,让球 a 仍从原固定点由静止释放,之后与 b 球相碰,碰后两球分别落在记录纸上的不同位置,重复多次。实验中必须测量的物理量是 ______(填序号字母)

A.小球 a、b 的质量 ma、mb B. 斜槽轨道末端距水平地面的高度 H C. 小球 a、b 离开斜槽轨道后做平抛运动的飞行时间 D. 记录纸上 O 点到两小球碰撞前后的平均落点 A、B、C 的距离 OA、OB、OC

32. (浙江省嘉兴一中 2012 届高三摸底考试)为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球 的碰撞是否为弹性碰撞(碰撞过程中没有机械能损失) ,某同学选取了两个体积相同、质量 不等的小球,按下述步骤做了如下实验:

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①用天平测出两个小球的质量分别为 m1 和 m2,且 m1>m2. ②按照如图所示的那样,安装好实验装置;将斜槽 AB 固定在桌边,使槽的末端点的切 线水平,将一斜面 BC 连接在斜槽末端. ③先不放小球 m2,让小球 m1 从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落 点位置. ④将小球 m2 放在斜槽前端边缘处,让小球 m1 从斜槽顶端 A 处滚下,使它们发生碰撞, 记下小球 m1 和小球 m2 在斜面上的落点位置。 ⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点 B 的距离。图中 D、E、F 点是该同学 记下的小球在斜面上的几个落点位置,到 B 点的距离分别为 LD、LE、LF. 根据该同学的实验,回答下列问题: (1)小球 m1 与 m2 发生碰撞后,m1 的落点是图中的 点,m2 的落点是图中的 点. (2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式 ,则说明碰撞中动 量是守恒的. (3)用测得的物理量来表示,只要再满足关系式 ,则说明两小球的碰 撞是弹性碰撞.

实验七 单摆实验
33.(上海市金山区 2012 届高三第一学期期末考试)在“用单摆测定重力加速度”的实 验中: (1)某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验,各组实验的测量数据
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组别 1 2 3 4 摆球材料 铜 铁 铝 木

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最大摆角 15° 5° 15° 5° 全振动次数 N/次 20 50 10 50

如下。若要计算当地的重力加速度值,应选用第____组实验数据。 摆长 L/m 0.40 1.00 0.40 1.00

(2)甲同学选择了合理的实验装置后,测量出几组不同摆长 L 和周期 T 的数值,画出 如图 T2-L 图象中的实线 OM,并算出图线的斜率为 k,则当地的重力加速度 g=________。

(3)乙同学也进行了与甲同学同样的实验,但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球 的半径,则该同学做出的 T2-L 图象为( ) A.虚线①,不平行 OM B.虚线②,平行 OM C.虚线③,平行 OM D.虚线④,不平行 OM

(3)由 g= 4?

2

l T 2 4? 2 ?(T 2 ) 4? 2 ? ? k (常数) ? ? k ,可见,若错 ,可得 ,所以 l g ?l g T2

把摆线长作为摆长, 根据所得数据连成的直线的斜率是不变的; 若乙同学错把摆线长作为摆 长,那么记录的周期 T 所对应的摆长偏小,即在第(2)题图中,取周期 T 相同时,乙同学 描出的点偏左,据此可知,该同学做出的 T2-L 图象应该为虚线②。本题答案为 B。 34.(湖南省宁远一中、舜德学校 2012 届高三上学期第四次联考)某同学做“探究单 摆的周期与摆长的关系” 的实验时, 测得重力加速度的数值明显大于当地的重力加速度的实 际值,造成这一情况的可能原因是( ) A.测量摆长时,把悬线状态的摆线长当成摆长 B.测量周期时,当摆球通过平衡位置时启动秒表,此后摆好球第 30 次通过平衡位置时 制动秒表,读出经历的时间为 t,并由计算式 T=t/30 求得周期 C.开始摆动时振幅过小
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D.所用摆球的质量过大

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35. (甘肃省陇东中学 2012 届高三第四次模拟考试)探究单摆的运动,用单摆测定重力加 速度. (1)某同学通过游标卡尺测定某小球的直径,测量的结果如图所示,则该小球的直径为 ______。

(2) (甘肃省陇东中学 2012 届高三第四次模拟考试)利用单摆测重力加速度的实验中, 如果偏角小于 5°,但测出的重力加速度的数值偏大,可能的原因是 。 A.振幅较小 B.测摆长时,只量出摆线的长度,没有从悬挂点量到摆球中心 C.数振动次数时,少计了一次 D.数振动次数时,多计了一次 (3) (甘肃省陇东中学 2012 届高三第四次模拟考试)某同学用单摆测重力加速度,他 将单摆挂起后,进行了如下实验步骤: ①测摆长 l:用米尺量出摆线的长度; ②测周期 T:将摆球拉起,摆角小于 5° 时自由释放摆球,在摆球某次通过最低点时按下 秒表开始计时,将此作为第一次,接着一直数到摆球第 60 次通过最低点时,按下秒表停止 计时,读出这段时间 t,算出单摆的周期 T=

t ; 60

③将所测量的 l 和 T 值代入单摆周期公式,算出重力加速度 g,将它作为实验的最后结 果写进实验报告中去。 请在下面的空白处,分别指出各步骤中遗漏或错误的地方。 ① ; ② ; ③ 。

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36.(浙江省任岩松中学、龙岗高中、瑞安十中等五校 2012 届高三下期初联考理综试题)某 同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作:

(1) 用游标上有 10 个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示, 可读出摆球的直径为 ______cm 。把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长 L. (2)用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为 n = 1, 单摆每经过最低点记一次数,当数到 n = 60 时秒表的示数如图乙所示,该单摆的周期是 T=____s(结果保留三位有效数字) 。 (3)测量出多组周期 T、摆长 L 数值后,画出 T2-L 图像如图丙,此图线斜率的物理意 义是( ) A. g B.
1 g

C.

4? 2 g

D.

g 4? 2

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(4)题(3)中,在描点时若误将摆线长当做摆长,那么画出的直线将不通过原点,由 图线斜率得到的重力加速度将因此而产生哪一种结果?( ) A.偏大 B.偏小 C.不变 D.都有可能 (5)该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度。他采用的方法是:先测出一摆 线较长的单摆的振动周期 T1,然后把摆线缩短适当的长度 ?l ,再测出其振动周期 T2。用该同学测出 的物理量表达重力加速度为 g =__________。

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