人教版高中物理必考力学实验题单元测试(4).docx

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1、名校名 推荐第二部分力学实验题四年高考分析及专练卷卷题号、分值22(7 分 )22(8 分 )考查角度利用光电门测速度并求出加速度，根据平抛运动、能量的转化与13 年利用牛顿第二定律求动摩擦因数守恒探究弹簧的弹性势能情景图卷卷题号、分值22(6 分 )23(9 分 )利用小车的运动探究加速度与质量考查角度和作用力的关系14 年情景图卷题号、分值22(6 分 )利用托盘秤分析玩具车过凹形桥最考查角度低点的速度 .考查了牛顿第二定律15 年在竖直平面内的圆周运动的应用考查了胡克定律的应用卷22(6 分 )利用打点计时器分析纸带，考查了速度、加速度的求解方法及牛顿第二定律的应用情景图甲卷乙卷丙卷题号

2、、分值22(6 分 )22(5 分 )23(10 分 )16 年探究轻弹簧的弹验证机械能守恒定律，探究物体加速度与其所考查角度性势能推算交流电的频率受合外力之间的关系1名校名 推荐情景图 命题特点 以教材 6 个力学实验为题意情景，侧重考查实验原理、实验器材、实验步骤、读取数据、 表格图象、实验结论、误差分析， 也可能在原型实验的基础上通过器材或原理的改进、创新形成新的力学实验 .力学实验每年必考，一般难度不大，实验原理是解决力学创新实验问题的关键 .1.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向.如图 1 所示，将环形橡皮筋一端

3、挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2 ，记录弹簧秤的示数F ，测量并记录O1、O2 间的距离 (即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50 N ，测出所对应的 l ，部分数据如下表所示：图 1F(N)00.501.001.502.002.50l (cm)l010.9712.0213.0013.9815.05找出中F 2.50 N 时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O，橡皮筋的拉力记为FO O .2名校名 推荐图 2在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图2 所示 .用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端

4、，使秤钩的下端达到O 点，将两笔尖的位置标记为A、 B，橡皮筋 OA段的拉力记为 F OA，OB 段的拉力记为 F OB.完成下列作图和填空：(1) 利用表中数据在图 3 坐标纸上画出Fl 图线，根据图线求得 l0 _cm.图 3(2) 测得 OA 6.00 cm ， OB7.60 cm ，则 FOA 的大小为 _N.(3) 根据给出的标度，在图 4 中作出 F OA 和 F OB 的合力 F的图示 .图 4(4) 通过比较F与 _的大小和方向，即可得出实验结论.答案(1)见解析图甲10.0(9.8、 9.9、 10.1 均正确 )(2)1.80(1.70 1.90 均正确 )(3)见解析图乙

5、(4) FOO解析(1)作出 Fl 图象，如图甲所示，求得直线的横截距即为l0 ，可得 l 0 10.0 cm(2) 可计算橡皮筋的劲度系数3名校名 推荐F2.5kN/m50 N/m若 OA 6.00 cm ，OB 7.60 cm ，则橡皮筋的弹力为F1 k x1 50 (6.00 7.60 10.00)10 2 N 1.80 N则此时 F OA F 1 1.80 N(3) FOB F OA 1.80 N ，两力的合力 F如图乙所示 .(4) FOO 的作用效果和 FOA、F OB 两个力的作用效果相同，F 是 F OA、FOB 两个力的合力，所以通过比较 F 和 FOO 的大小和方向，可得出

6、实验结论.2.为验证“动能定理”， 某同学设计实验装置如图5a 所示，木板倾斜构成固定斜面，斜面 B处装有图 b 所示的光电门 .图 5(1) 如图 c 所示，用10 分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d _ cm；(2) 装有挡光条的物块由 A 处静止释放后沿斜面加速下滑，读出挡光条通过光电门的挡光时间 t，则物块通过 B 处时的速度为 _(用字母 d、 t 表示 )；(3) 测得 A、B两处的高度差为 H、水平距离 L .已知物块与斜面间的动摩擦因数为，当地的重力加速度为g，为了完成实验，需要验证的表达式为_.( 用题中所给物理量符号表示 )(2) d2答案 (1)0.52(3) gH gL

7、d 2t2t4名校名 推荐3.某同学利用如图6 所示的装置验证动能定理.将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白纸、复写纸.将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并根据落点位置测量出小球离开斜槽后的竖直位移y.改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下：图 6高度 H (h 为单位长度 )h2h3h4h5h6h7h8h9h竖直位移 y/cm30.015.010.07.56.04.33.83.3(1) 表格中空缺的数据应为 _.(2) 已知木板与斜槽末端的水平距离为x，小球在离开斜槽后的竖直位移为y，不计小球与槽之间的摩擦，小球从

8、斜槽上滑下的过程中，若动能定理成立，则应满足的关系式是_.(3) 若仅仅换一形状完全相同，但摩擦不能忽略的斜槽(其余装置、位置均不变 ) ，表格中竖直位移 y 的数值与上表相比会_(填“变大”“变小”或“不变”).答案(1)5.0 (2)H x2(3) 变大4y解析(1)根据表格中的数据规律可以发现，Hy 30h，是个定值， 则当 H 6h 时，y 5.0 cm.12(2) 设小球离开斜槽时的速度为v，根据平抛运动的规律得：x vt， y2gtg联立得： v x2y小球在斜槽上滑下过程中，不计小球与槽之间的摩擦，只有重力做功，则有：122xmgH mv ，解得： H4y2(3) 若摩擦不能忽略

9、，则有： W mgH mgcos H mgH(1 )sin tan mgH(1 ) 1mv2，解得： H2若动能定理成立，则有：xtan 24 1 1 ytan 由于 1 1 1 ， H、 x 均不变，所以表格中竖直位移y 的数值与上表相比会变大 .tan 4.某兴趣小组利用如图7 所示弹射装置将小球竖直向上抛出来验证机械能守恒定律.一部分同学用游标卡尺测量出小球的直径为d，并在 A 点以速度 vA 竖直向上抛出；另一部分同学团结协作， 精确记录了小球通过光电门B 时的时间为t，用刻度尺测出光电门A、B 间的距5名校名 推荐离为 h.已知小球的质量为m，当地的重力加速度为g，完成下列问题：图

10、7(1) 小球在 B 点时的速度大小为 _ ；(2) 小球从 A 点到 B 点的过程中，动能减少量为_；(3) 在误差允许范围内，若等式 _ 成立，就可以验证机械能守恒 (用题目中给出的物理量符号表示 ).答案 (1)d121d22t(2) mvA mt221 2d22(3) gh vAt2解析 (1)小球在 B 点的瞬时速度大小vB d.t(2) 小球从 A 点到 B 点，动能的减小量121212 1d22.Ek mvA mvB mvA mt2222(3) 重力势能的增加量为121md212d22 ，机械能守恒 .mgh，若 mgh mvAt2.即 gh vA t2225.为验证在自由落体过

11、程中物体的机械能是守恒的，某同学利用 DIS 设计了一个实验， 装置如图 8 甲所示，图中 A 为电磁铁， B 为光电门，有一直径为d、质量为 m 的金属小球通过电磁铁从 A 处由静止释放，下落过程中能通过A 处正下方、固定于B 处的光电门，测得 A、B间的距离为 H ，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t ，单位是毫秒 .当地的重力加速度为 g 取 9.8 m/s2，且小球直径d 远小于 A、 B 间的距离 H.图 8(1)用螺旋测微器测得小球的直径如图乙所示，则d _ m.(2)多次改变高度 H ，重复上述实验，作出12 H 的变化图象如图丙所示，该图线斜率的理论t值 k _ (ms)

12、 2m1.(保留 2 位有效数字 )(3) 实 验 中 发 现 动 能 增 加 量Ek 总 是 稍 小 于 重 力 势 能 减 少 量Ep ， 可 能 的 原 因 是6名校名 推荐_( 任意答出一条原因即可).答案(1)4.700 10 3(2)0.89(3)受到空气阻力或者H 测量值偏大 (任意答出一条原因即可 )6.某同学利用图9 所示装置，验证以下两个规律：图 9两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳分速度相等；系统机械能守恒 .P、 Q、 R 是三个完全相同的物块，P、 Q 用细绳连接，放在水平气垫桌上.物块 R 与轻质滑轮连接，放在正中间， a、 b、c 是三个光电门，调整三个光电门的

13、位置，能实现同时遮光，整个装置无初速度释放 .(1)为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R 三个遮光片的遮光时间t1、t 2、t3 外，还必需测量的物理量有 _；A. P、Q、R 的质量 MB.两个定滑轮的距离 dC.R 的遮光片到 c 的距离 HD.遮光片的宽度 x(2)根据装置可以分析出 P、 Q 的速度大小相等，验证表达式为_；(3)若要验证物块 R 与物块 P 的沿绳分速度相等，则验证表达式为_ ；(4) 若已知当地重力加速度 g，则验证系统机械能守恒的表达式为_.答案(1)BCD(2) t t2(3) t32H1t14H2 d2x2 2 x2 2 x2 2(4) gH 2t32t22

14、t1解析(1)为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R 三个遮光片的遮光时间t1、 t2、t3 外，还必需测量的物理量有：两个定滑轮的距离d； R 的遮光片到c 的距离 H；遮光片的宽度x；故选 B 、 C、 D.(2) 根据装置可以分析出P、 Q 的速度大小相等，根据v x 可知，验证表达t式为 t1 t2.(3)P 经过遮光片时的速度vP x；R 经过遮光片时的速度vR x，若要验证物块 Rt1t3与物块P的沿绳分速度相等，则需验证vRcos vRH vP，整理可得t3 H 2 d 2t127名校名 推荐2H2.(4) 系 机械能守恒的表达式 121212，其中 vP x，4H2dmgH m

15、vP mvQ mvRt2221vQ x， vR x， 立解得 gH x22 x22 x22.t2t32t 32t 22t17.在“ 机械能守恒定律”的 中，小明同学利用 感器 ：如 10 甲所示，将 量 m、直径 d 的金属小球在一定高度h 由静止 放， 小球正下方固定一台 外 器，能自 小球 住 外 的 t ，改 小球下落高度h， 行多次重复 .此方案 机械能守恒定律方便快捷 .图 10(1) 用螺旋 微器 小球的直径如 乙所示， 小球的直径d _mm ；(2) 直 判断小球下落 程中机械能是否守恒， 作下列哪一个 象_；A. h t 象B.h 1 象t21C.h t 象D.h t2 象(3

16、) 正确的 操作，小明 小球 能增加量12 是稍小于重力 能减少量mgh，你mv2 增加 放高度h 后，两者的差 会_(填“增大”“ 小”或“不 ”).答案 (1)17.806(17.804 17.808 均可 )(2)D(3) 增大解析(1)螺旋 微器的 数 d 17.5 mm 30.6 0.01 mm 17.806 mm(2) 减小的重力 能若全部 化 能， 有mgh1mv2，小球通 器 的平均速度可2近似看做瞬 速度，故dh1d 21v ， 立可得() ，故作 h2 象， D 正确 .t2g tt(3) 由于 中存在空气阻力，所以 小球 能增加量12 是稍小于重力 能减少量mv2mgh，

17、若增加 放高度h， 阻力做功增大，系 失的机械能增加，所以两者的差 会增大.8.在用“落体法”做“ 机械能守恒定律”的 ，小明 一条 意的 ，如图 11 甲所示 .他舍弃前面密集的点， 以 O 起点，从 A 点开始 取 上 点A、B、C，8名校名 推荐 出 O 到 A、B、 C的距离分 h1、 h2、 h3 . 源的 率 f.图 11(1) 减少阻力 的影响，下列操作可行的是 _. A. 用 重 B.安装打点 器使两限位孔在同一 直 上C. 放 前，手 提 上端并使 直D.重 下落中手始 提住 上端，保持 直(2)打 B 点 ，重 的速度 vB 为 _.(3)小明用 得数据画出的v2 h 象如

18、 乙所示 . 不 坐 原点的原因是 _.(4)另有四位同学在 乙的基 上，画出没有阻力 的v2 h ，并与其比 ， 其中正确的是 _.答案h3 h1f(4)B(1)ABC (2)(3) 打下 O 点 重 速度不 零2解析(1) 了减小阻力的影响， 重 量大一些的，体 小一些的，故A 正确；安装打点 器使两限位孔在同一 直 上，从而减小阻力的影响，故B 正确； 放 前，手 提 上端并使 直，可以减小阻力，故C 正确；重 下落 程中，手不能拉着 ，故 D 错误 .(2) 根据某段 内的平均速度等于中 刻的瞬 速度知，B 点的瞬 速度vBh3 h12Th3 h1 f2.(3) 不 原点， h 0 ，

19、速度不 零，可知打下O 点 重 速度不 零 .(4) 不 有无阻力， 放点的位置相同，即初速度 零 ，两 交于同一点，故B 正确，9名校名 推荐A 、 C、 D 错误 .9.用如图 12 甲所示的实验装置验证m1、m2 组成的系统机械能守恒，m2 从高处由静止开始下落，打点计时器频率为50 Hz ，m1 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.如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0 是打下的第一个点.每相邻两计数点之间还有4 个点 (图中未标出 )，计数点间的距离如图所示.已知 m1 50 mg，m2150 mg.( 结果均保留两位有效数字)图 12(1)

20、在纸带上打下计数点 5 时的速度 v _ m/s.(2) 在打下第 0 个点到第 5 点的过程中系统动能的增量Ek_ J ，系统势能减少Ep_ J( 当地重力加速度 g 约为 9.8 m/s2 )122(3) 若某同学作出 2v h 图象如图丙所示，则当地的重力加速度g _ m/s .答案(1)2.4 (2)0.58 0.59 (3)9.7解析(1)由于每相邻两个计数点间还有4 个点没有画出， 所以相邻的计数点间的时间间隔T0.1 s，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点5 的瞬时速度： v x4652T 0.216 0 0.264 0 m/s2.4 m/s.2 0.1(2)在 05 过程中系统动能的增量Ek1(m1 m2 )v5210.2 2.42 J 0.58 J.22系统重力势能的减小量为 (m2 m1)gx5 0.1 9.8 (0.3840 0.216 0)J 0.59 J.(3)本题中根据机械能守恒可知，(m2m1)gh 1(m1m2)v2，210名校名 推荐即有：1 2m2 m11 2h 图象中图象的斜率不表示重力加速度，2v 1 m2gh，所以2vm由图可知，斜率 k 5.82 4.85，故当地的实际重力加速度g 9.7 m/s2.1.2011