全国高考物理：专题十四、力学实验(附解析答案)

合集下载

(word版)高中物理高考复习力学实验讲解及练习题(含答案),文档

高考复习力学实验题一．实验题〔共17小题〕1．〔2021?天津〕某同学利用图1示装置研究小车的匀变速直线运动．①实验中，必要的措施是．．细线必须与长木板平行．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量．平衡小车与长木板间的摩擦力②他实验时将打点机器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的局部计数点如图2所示〔每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出〕s1，s2，s3，s4，s5，，那么小车的加速度a=m/s2〔要求充分利用测量的数据〕，打点计时器在打B点时小车的速度vB=m/s．〔结果均保存两位有效数字〕2．〔2021?高港区校级学业考试〕利用图中所示的装置可以研究自由落体运动，实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会再纸带上打出一系列的小点，〔1〕假设实验时用到的计时器为电磁打点计时器，打点计时器的安装要使两个限位孔在同一〔选填“水平〞或“竖直〞〕线上，以减少摩擦阻力；〔2〕实验过程中，以下说法正确的选项是、接通电源的同时要立刻释放重物B、选取纸带时要选取第1个点与第2个点之间的距离接近4mm且清晰的纸带C、释放重物之前要让重物靠近打点计时器、为了使实验数据更加准确，可取屡次测量结果的平均值〔3〕为了测得重物下落的加速度，还需要的实验仪器是A、天平B、秒表C、米尺．3．〔2021春?涞水县校级月考〕某学生利用“研究匀变速直线运动〞的实验装置来测量一个质量为 m=50g 的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图1所示．〔1〕以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白局部：① 实验操作：，释放纸带，让重锤自由落下，． x ，x ， ② 取下纸带，取其中的一段标出计数点如图 2所示，测出相邻计数点间的距离分别为1 2 x ，x ，x cm ，x ，打点计时器的打点间隔，那么重锤运动的加 3 4 5 6第1页〔共8页〕速度计算表达式为a= ，代入数据，可得加速度a=m/s 2〔计算结果保存三位有效数字〕．4．〔2021春?哈尔滨校级期中〕某同学进行 “验证力的平行四边形定那么 “实验，试完成主要步骤：〔1〕如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点的位置O 点、两弹簧测力计的读数F 1、F 2以及〔2〕用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到，记下细绳的方向〔如图丙中的Oc 〕．如乙图所示，读得弹簧测力计的示数 F= 〔3〕如丙图所示，按选定的标度作出了力的图示，请在图丙中： a ．按同样的标度作出力 F 的图示 b ．按力的平行四边形定那么作出 F 1、F 2的合力F ′ 〔4〕关于该实验考前须知，以下说法中正确的选项是．实验中所用的两根细绳越短越好．弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行 C ．每次实验中两个分力间的夹角必须大于 90°．5．〔2021春?衡阳校级期末〕“验证力的平行四边形定那么〞的实验情况如图甲所示，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．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．〔1〕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〔2〕某同学用两个弹簧秤将结点拉至某位置，此时该同学记录下了结点 O 的位置及两弹簧秤对应的读数，他还应该记录下．〔3〕图乙中的 F 是利用平行四边形定那么作出的两个弹簧秤拉力的合力的图示， F ′为用一个弹簧秤将结点拉至同一点时所用拉力的图示，这两个力中，方向一定沿 AO 方向的是．第2页〔共8页〕6．〔2021春?临沂校级期末〕在“探究求合力的方法〞实验中，可以设计不同的方案探究．以下是甲、乙两位同学设计的两个实验方案，1〕甲同学设计的方案如图1，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．①某同学在做该实验时认为：．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，橡皮条方向必须在两细绳夹角的角平分线上D．拉力F1和F2的夹角越大越好其中正确的选项是〔填入相应的字母〕②假设某次测量中两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，那么〔选填“能〞或“不能〞〕用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是：．〔2〕乙同学在家中用三根相同的橡皮筋〔遵循胡克定律〕来探究求合力的方法，如图2所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法．在实验过程中，以下说法正确的选项是．A．实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋C．以OB、OC为两邻边做平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且两者长度相等D．屡次实验中O点不必是同一位置．7．〔2021?广州二模〕用图甲所示装置“探究加速度与力、质量的关系〞．请思考并完成相关内容：〔1〕实验时，为平衡摩擦力，以下操作正确的选项是BA．连着砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动B．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动C．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车缓慢沿木板做直线运动2〕图乙是实验中得到的一条纸带，相邻计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源频率为50Hz，由此可求出小车的加速度a=m/s 2〔计算结果保存三位有效数字〕．第3页〔共8页〕〔3〕一组同学在保持木板水平时，研究小车质量一定的情况下加速度 a 与合外力 F 的关系，得到如图丙中 ①所示的a ﹣F 图线．那么小车运动时受到的摩擦力 f= N ；小车质量M= kg ．假设该小组正确完成了步骤〔 1〕，得到的 a ﹣F 图线应该是图丙中的〔填“②〞、“③〞或“④〞〕．8．〔2021秋?天津月考〕在“探究加速度与力、质量的关系〞实验中，某同学使用了如图〔1〕所示的装置，计时器打点频率为50Hz ．〔1〕该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图〔 b 〕所示，自 A 点起，相邻两点间的距离分别为、、、、，那么打E 点时小车的速度为 m /s ，小车的加速度为 m/s 2．〔2〕该同学要探究小车的加速度 a 和质量M 的关系，应该保持不变；假设该同学要探究加速度 a 和拉力F 的关系，应该保持定不变．〔3〕该同学通过数据的处理作出了 a ﹣F 图象，如图〔c 〕所示，那么 ①图中的直线不过原点的原因是． ②此图中直线发生弯曲的原因是．9．〔2021秋?濮阳月考〕为了探究物体的加速度与质量的关系时，某实验小组的同学设计了如下图的实验装置．装置中有电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码〔总质量用M 表示〕、砂和砂捅〔总质量用m 表示〕、刻度尺等，请答复以下问题：〔1〕为了完本钱实验，以下实验器材中必不可少的是． A ．低压直流电源 B ．秒表 C ．天平〔附砝码〕 D ．低压交流电源〔2〕实验误差由偶然误差和系统误差，本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和阻力对实验的影响属于系统误差．为了使实验结果更贴近结论，应尽量地减少摩擦阻力的影响，即按如图的方式将长木板的一端适当垫高，以平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，取下沙桶并将纸带穿过打点计时器，使小车带动纸带在长木板上做运动．3〕探究小车的加速度与其质量的关系时，可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量．在完本钱实验时，为了使沙桶的总重力近似地等于小车的牵引力，那么沙桶的总质量与小车的总质量的关系应满足．〔4〕该实验小组的同学在某次测量时，得到了如下图的纸带，其中 0、1、2为相邻的三个计数点，且相邻两计数点的打点频率为 f ，0、1两点间的距离用x 1表示.1、2两点间的距离用 x 2表示，那么该小车加速度的表达式a=m/s 2．如果f=10Hz ，x 1，22〔保存两位 x ，那么加速度的值应为a=m/s小数〕第4页〔共8页〕〔5〕在完成以上操作后，将得到的数据用图象进行处理，那么小车的加速度的倒数关于小车的质量 M 的函数图象符合实际情况的是．10．〔2021春?锦州期末〕图甲是“研究平抛物体的运动〞的实验装置图．〔1〕实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛．〔2〕图乙是正确实验取得的数据，其中 O 为抛出点，那么此小球做平抛运动的初速度为m/s ．〔2〕〔3〕在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长 L=5cm ，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，那么该小球做平抛运动的初速度为 m/s ；B 点的竖直分速度为 m/s ；平抛运动的初位置坐标〔如图丙，以 O 点为原点，水平向右为 X 轴正方向，竖直向下为 Y 轴的正方向， g 取10m/s 2〕．11．〔2021春?衡阳校级期末〕〔1〕“研究平抛物体的运动〞实验的装置如图 1所示，在实验前应．将斜槽的末端切线调成水平．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 C ．小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放D ．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置 O ，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点〔2〕物体做平抛运动的规律可以概括为两点： ①水平方向做匀速直线运动； ②竖直方向做自由落体运动．为了研究物体的平抛运动，可做下面的实验：如图 2所示，用小锤打击弹性金属片， A 球水平飞出；同时 B 球被松开，做自由落体运动．两球同时落到地面．把整个装置放在不同高度，重新做此实验，结果两小球总是同时落地．那么这个实验 A ．只能说明上述规律中的第 ①条 B ．只能说明上述规律中的第 ②条 C ．不能说明上述规律中的任何一条．能同时说明上述两条规律．12．〔2021?花溪区校级三模〕为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图 1所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条并起来进行第1次、第2次、第3次实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致，我们把橡皮筋对小车做的功可记作W 、2W 、3W 对每次打出的纸带进行处理，求出小车每次最后匀速运动时的速度 v ，记录数据如下．请思考并答复以下问题功W0 W2W3W 4W5W6W﹣v/〔m?s 1〕第5页〔共8页〕〔1〕实验中木板略微倾斜，这样做〔填答案前的字母〕．．是为了释放小车后，小车能匀加速下滑．是为了增大橡皮筋对小车的弹力C ．是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功．是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动〔2〕据以上数据，在坐标纸中作出 W ﹣v 2图象．〔3〕根据图象 2可以做出判断，力对小车所做的功与．13．〔2021?蔡甸区校级一模〕某学习小组用图甲所示的实验装置探究 “动能定理〞．他们在气垫导轨上安装了一个光电门 B ，滑块上固定一遮光条，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〕某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度 d ，如图乙所示，那么 d = mm ．〔2〕以下实验要求中不必要的一项为哪一项〔请填写选项前对应的字母〕．．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量．应使A 位置与光电门间的距离适当大些 C ．应将气垫导轨调至水平．应使细线与气垫导轨平行〔3〕实验时保持滑块的质量 M 和A 、B 间的距离L 不变，改变钩码质量m ，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，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是〔请填写选项前对应的字母〕．A ．作出“t ﹣F 图象〞2 ﹣F 图象〞B ．作出“t2﹣图象〞 C ．作出“t D ．作出“t=3s 图象〞14．〔2021春?菏泽期末〕为探究“恒力做功与物体动能改变的关系〞，采用了如下图实验装置．请答复下列问题：第6页〔共8页〕〔1〕为了减小小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是．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．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加速运动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．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加速运动2〕假设实验中所用小车的质量为200g ，为了使实验结果尽量精确，在实验室提供的以下四种规格钩码中，应该挑选的钩码是A ．10gB ．20gC ．30gD ．50g〔3〕某实验小组挑选了一个质量为 50g 的钩码，在屡次正确操作实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第n 个点的距离为；打下第n 点时小车的速度大小为．该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，那么拉力对小车做的功为J ，小车动能的增量为J ．〔2，结果保存三位有效数字〕15．〔2021?北京〕利用图1装置做“验证机械能守恒定律〞实验．①为验证机械能是否守恒，需要比拟重物下落过程中任意两点间的．A ．动能变化量与势能变化量B ．速度变化量和势能变化量C ．速度变化量和高度变化量②除带夹子的重物、纸带、铁架台〔含铁夹〕、电磁打点计时器、导线及开关外，在以下器材中，还必须使用的两种器材是A ．交流电源B ．刻度尺C ．天平〔含砝码〕③实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ，测得它们到起始点O 的距离分别为h 、h 、h ．AB C当地重力加速度为 g ，打点计时器打点的周期为T ．设重物的质量为 m ．从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量△E p =，动能变化量△E k =．④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 A ．利用公式v=gt 计算重物速度B ．利用公式v= 计算重物速度C ．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响．没有采用屡次试验去平均值的方法． ⑤根据以下方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O 的距离h ，计算对应计数点的重物速度v ，描绘v 2﹣h 图象，并做如下判断：假设图象是一条过原点的直线，那么重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确． 16．〔2021?泉州二模〕某同学用“验证机械能守恒定律〞的实验装置测定当地重力加速度．〔1〕接通电源释放重物时，装置如图甲所示，该同学操作中存在明显不当的一处是；〔2〕该同学经正确操作后得到如图乙所示的纸带，取连续的六个打点 A 、B 、C 、D 、E 、F 为计数点，测得点A 到B 、C 、D 、E 、F 的距离分别为 h 1、h 2、h 3、h 4、h 5．假设电源的频率为 f ，那么打E 点时重物速度的表达式为v E =；〔v 2〕与距离〔h 〕的关系图线如图丙所示，〔3〕分别计算出各计数点对应的速度值，并在画出速度的二次方那么测得的重力加速度大小为m/s 2．〔保存3 位有效数字〕第7页〔共8页〕17．〔2021?吉林校级模拟〕用如图甲所示的实验装置，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，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．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，每相邻两计数点间还有4个打点〔图中未标出〕，计数点间的距离如图乙所示．m1=50g、m2=150g，取2，那么〔结果均保存两位有效数字〕①在纸带上打下记数点5时的速度v==m/s；J；由此可②在0～5过程中系统动能的增量△E J，系统势能的减少量△E=K P 以验证．第8页〔共8页〕。

2024年高考物理预测题-力学实验(附答案)

2024年高考物理预测题-力学实验一、填空题1．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中某同学进行实验的主要步骤是：a．如图甲所示将橡皮筋的一端固定在木板上的A点另一端拴上两根绳套每根绳套分别连着一个弹簧测力计。

b．分别沿着两个方向同时拉弹簧测力计将橡皮筋的活动端拉到某一位置将此位置标记为O 点读取此时弹簧测力计的示数分别记录两个拉力F1、F2的大小。

用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、b两点并分别将其与O点连接表示两拉力的方向。

c．再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向。

（1）实验中确定分力方向时图甲中的b点标记得不妥其原因是。

（2）图乙是在白纸上根据实验数据作出的力的图示其中是F1和F2合力的实际测量值。

（3）在该实验中下列说法正确的是____（单选）；A．拉着细绳套的两只弹簧测力计稳定后读数应相同B．分别沿两个方向同时拉弹簧测力计时两绳套之间的夹角越小越好C．测量时弹簧测力计外壳与木板之间不能存在摩擦D．测量时橡皮条、绳套和弹簧测力计应贴近并平行于木板（4）若只有一个弹簧测力计为了完成该实验至少需要（填“2”“3”或“4”）次把橡皮筋的活动端拉到O点。

二、实验探究题2．某实验小组用智能手机“探究加速度与物体受力的关系” 装置如下图所示。

主要实验步骤如下：A．按图示安装实验装置适当调节长木板的倾角以使小车沿长木板运动时小车重力的下滑分力等于摩擦阻力；B．调整定滑轮及力传感器相连的细线使其竖直；C．在动滑轮的下端挂上智能手机、沙桶再由静止释放小车记下力传感器的示数；由手机测出沙桶加速下降过程中的加速度a′并计算出小车的加速度a；D．在沙桶中加入细沙多次重复步骤C；E.根据实验数据在坐标纸上作出a−F的图像。

根据以上实验过程回答以下问题：（1）实验中手机、沙桶和细沙的质量（填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量。

（2）每次实验中小车的加速度a是沙桶加速度a′的倍。

力学实验(解析版)高考物理二轮复习

解密14 力学实验⎧⎫⎧⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎬⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎩⎩⎭研究匀变速直线运动实验原理探究性实验探究弹力和弹簧伸长的关系实验器材探究动能定理实验步骤力学实验步骤验证力的平行四边行定则数据处理验证牛顿运动定律误差分析验证性实验验证机械能守恒注意事项验证动量守恒定律考点1 研究匀变速直线运动一、实验目的1．练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。

2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法（2x aT ∆=）。

3．测定匀变速直线运动的加速度。

二、实验原理 1．打点计时器（1）作用。

计时仪器，每隔0.02 s 打一次点。

（2）两种打点计时器的比较（3）纸带上点的意义表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况；可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。

2．匀变速直线运动的判断连续相等时间内的位移之差是恒量，即213243x x x x x x x ∆=-=-=-==恒量（不为零），则物体做匀变速直线运动，且2x aT ∆=。

3．由纸带求物体运动速度的方法根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，即12n n n x x v T++=。

4．由纸带求加速度（1）用“逐差法”求加速度根据24152633x x x x x x aT -=-=-=，求出加速度41123x x a T -=、52223x x a T -=、63323x x a T -=，再计算出a 1、a 2、a 3的平均值，即为物体运动的加速度，即45612329x x x x x x a T ++---=。

（2）利用v –t 图象的斜率求加速度先根据12n n n x x v T++=求出多个时刻随对应点的瞬时速度，然后画出v –t 图象，图线的斜率即为物体运动的加速度。

三、实验器材电火花计时器（或电磁打点计时器）一端固定有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。

2020高考物理：力学实验(通用)练习及答案

2020高考物理力学实验（通用）练习及答案**力学实验**1、一实验小组用气垫导轨验证滑块碰撞过程中的动量守恒，实验装置如图所示．(1)实验前应调节气垫导轨底部的调节旋钮，使导轨________；充气后，当滑块在导轨上能________运动时，说明气垫导轨已经调节好．(2)实验时，先使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳，然后释放滑块1，滑块1通过光电门1后与右侧固定有弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；实验中需要测量滑块1(包括挡光片)的质量m1、滑块2(包括弹簧和挡光片)的质量m2、滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1、通过光电门2的挡光时间Δt2，还需要测量____________、____________.(写出物理量及其表示符号)(3)如果表达式____________成立，则说明滑块碰撞过程中动量守恒．(用物理量的符号表示)2、为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的装置进行实验．实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，不考虑B反弹对系统的影响．将A拉到P点，待B稳定后，A由静止释放，最终滑到Q点．分别测量PO、OQ的长度h和s.(1)实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，为了解决这个问题，可以适当________(填“增大”或“减小”)重物B的质量．(2)滑块A在PO段和OQ段运动的加速度的比值为________．(3)实验测得A、B的质量分别为m、M，可得滑块与桌面间的动摩擦因数μ的表达式为________(用m、M、h、s表示)．(4)以下能减小实验误差的是________(填序号)．A．改变h，测量多组h和s的值，算出结果求平均值B．增加细线的长度C．减小细线与滑轮的摩擦3、用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律．主要实验步骤如下：a．安装好实验器材．接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次．b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示．c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示．结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有A和C(填选项前的字母)．A．电压合适的50 Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C 对应的坐标点，并画出v-t图象．答案：如图所示(3)观察v-t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是小车的速度随时间均匀变化，v-t图象斜率的物理意义是加速度．(4)描绘v-t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度ΔxΔt表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是越小越好(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差有关(选填“有关”或“无关”)．(5)早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的．当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想．请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的．4、(2019·广东潮州测试)如图甲所示装置可以用来“探究加速度与合外力、质量的关系”，也可以用来“探究功与速度变化的关系”和“验证机械能守恒定律”等。

实验专题(2024高考真题及解析)

实验专题（力学、电学、其他）1、力学实验1.[2024·甘肃卷] 用图甲所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系.(1)以下操作正确的是 . A .使小车质量远小于槽码质量 B .调整垫块位置以补偿阻力C .补偿阻力时移去打点计时器和纸带D .释放小车后立即打开打点计时器(2)保持槽码质量不变,改变小车上砝码的质量,得到一系列打点纸带.其中一条纸带的计数点如图乙所示,相邻两点之间的距离分别为S 1,S 2,…,S 8,时间间隔均为T.下列加速度算式中,最优的是 . A .a =17S 8-S 7T 2+S 7-S 6T 2+S 6-S 5T 2+S 5-S 4T 2+S 4-S 3T 2+S 3-S 2T 2+S 2-S 1T2B .a =16S 8-S 62T 2+S 7-S 52T 2+S 6-S 42T '2+S 5-S 32T 2+S 4-S 22T 2+S 3-S 12T 2C .a =15S 8-S 53T 2+S 7-S 43T 2+S 6-S 33T 2+S 5-S 23T 2+S 4-S 13T 2D .a =14S 8-S 44T 2+S 7-S 34T 2+S 6-S 24T 2+S 5-S 14T 2(3)以小车和砝码的总质量M 为横坐标,加速度的倒数1a为纵坐标,甲、乙两组同学分别得到的1a -M 图像如图丙所示.由图可知,在所受外力一定的条件下,a 与M 成 (填“正比”或“反比”);甲组所用的 (填“小车”“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大.1.(1)B (2)D (3)反比槽码[解析] (1)为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力,故应使小车质量远大于槽码质量,故A 错误;为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力,则需要调整垫块位置以补偿阻力,也要保持细线和长木板平行,故B 正确;补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带,需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动,故C 错误;根据操作要求,应先打开打点计时器再释放小车,故D 错误.(2)根据逐差法可知S 5-S 1=4a 1T 2,S 6-S 2=4a 2T 2,S 7-S 3=4a 3T 2,S 8-S 4=4a 4T 2,联立可得小车加速度表达式为a =14S 8-S 44T 2+S 7-S 34T 2+S 6-S 24T 2+S 5-S 14T 2,此方法用到了纸带上的所有数据,故选D .(3)根据图像可知1a 与M 成正比,故在所受外力一定的条件下,a 与M 成反比;设槽码的质量为m ,则由牛顿第二定律得mg =(m +M )a ,化简可得1a =1mg ·M +1g ,故斜率越小,槽码的质量m 越大,由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大.2.[2024·广东卷] 下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤,请完成实验操作和计算.(1)图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图.图中木板右端垫高的目的是 .图乙是实验得到的纸带一部分,每相邻两计数点间有四个点未画出,相邻计数点的间距已在图中给出.打点计时器电源频率为50 Hz,则小车的加速度大小为 m/s 2(结果保留3位有效数字).(2)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中,某同学用50分度的游标卡尺测量一圆柱体的长度,示数如图丙所示,图丁为局部放大图,读数为 cm .(3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中,在光具座上安装光源、遮光筒和光屏.遮光筒不可调节.打开并调节 ,使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮.取下光屏,装上单缝、双缝和测量头.调节测量头,并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到 .2.(1)平衡摩擦力 2.86 (2)4.122 (3)光源清晰的干涉条纹[解析] (1)“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中,图中木板右端垫高的目的是平衡摩擦力;打点计时器打点的周期T =1f =150 s=0.02 s,因为纸带上每相邻两计数点间有四个点未画出,故纸带上每相邻两计数点间的时间间隔为Δt =5T =0.1 s,由逐差法可得小车的加速度大小为a =Δx (Δt )2=[(16.29+13.43+10.59)-(7.72+4.88+2.01)]×10-2(3×0.1)2m/s 2≈2.86 m/s 2.(2)根据游标卡尺读数规则,读数为41 mm+11×0.02 mm=41.22 mm=4.122 cm .(3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,安装完元件后,应打开并调节光源,使光束沿轴线照亮光屏.取下光屏,装上单缝、双缝和测量头,调节测量头,并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到清晰的干涉条纹.3.[2024·海南卷] 水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体,如图甲所示,图乙为俯视图,测得圆盘直径D =42.02 cm,圆柱体质量m =30.0 g,圆盘绕过盘心O 的竖直轴匀速转动,转动时小圆柱体相对圆盘静止.甲乙丙为了研究小圆柱体做匀速圆周运动时所需要的向心力情况,某同学设计了如下实验步骤: (1)用秒表测圆盘转动10周所用的时间t =62.8 s,则圆盘转动的角速度ω= rad/s(π取3.14).(2)用游标卡尺测量小圆柱体不同位置的直径,某次测量的示数如图丙所示,该读数d = mm,多次测量后,得到平均值恰好与d 相等.(3)写出小圆柱体所需向心力表达式F = (用D 、m 、ω、d 表示),其大小为 N(保留2位有效数字).3.(1)1 (2)16.1 (3)mω2·(D -d )26.1×10-3[解析] (1)圆盘转动10周所用的时间t =62.8 s,则圆盘转动的周期为T =62.810s=6.28 s,根据角速度与周期的关系有ω=2πT =1 rad/s .(2)根据游标卡尺的读数规则有1.6 cm+1×0.1 mm=16.1 mm . (3)小圆柱体做圆周运动的半径为r =D -d2,则小圆柱体所需向心力表达式F =mω2·(D -d )2,代入数据得F ≈6.1×10-3 N .4.[2024·海南卷] 为验证两个互成角度的力的合成规律,某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材,按照如下实验步骤完成实验:a.用图钉将白纸固定在水平木板上;b.如图甲、乙所示,橡皮条的一端固定在木板上的G点,另一端连接轻质小圆环,将两细线系在小圆环上,细线另一端系在弹簧测力计上,用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置,并标记圆环的圆心位置为O点,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点,大小分别为F1=3.60 N、F2=2.90 N;撤去拉力F1和F2,改用一个弹簧测力计拉动小圆环,使其圆心到O点,在拉力F的方向上标记P3点,拉力的大小为F=5.60 N.请完成下列问题:(1)在图乙中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示,然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'.(2)比较F和F',写出可能产生误差的两点原因.4.(1)如图所示(2)①没有做到弹簧测力计、细线、橡皮条都与木板平行;②读数时没有正视弹簧测力计[解析] (1)按照给定的标度画出F1、F2和F的图示,然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F',如图所示.(2)F和F'不完全重合的误差可能是:①没有做到弹簧测力量计、细线、橡皮条都与木板平行;②读数时没有正视弹簧测力计.5.[2024·江西卷] 某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系.实验装置如图1所示,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定一遮光片,细线一端与小车连接,另一端跨过定滑轮挂上钩码.(1)实验前调节轨道右端滑轮高度,使细线与轨道平行,再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力.(2)小车的质量为M1=320 g.利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a.钩码所受重力记为F,作出a-F图像,如图2中图线甲所示.(3)由图线甲可知,F较小时,a与F成正比;F较大时,a与F不成正比.为了进一步探究,将小车的质量增加至M2=470 g,重复步骤(2)的测量过程,作出a-F像,如图2中图线乙所示.(4)与图线甲相比,图线乙的线性区间,非线性区间.再将小车的质量增加至M3=720 g,重复步骤(2)的测量过程,记录钩码所受重力F与小车加速度a,如下表所示(表中第9~14组数据未列出).序号12345钩码所受重力0.0200.0400.0600.0800.100F/(9.8 N)小车加速度0.260.550.821.081.36a/(m·s-2)序号6789~1415钩码所受重力0.1200.1400.160…0.300F/(9.8 N)小车加速度1.671.952.20…3.92a/(m·s-2)(5)请在图2中补充描出第6至8三个数据点,并补充完成图线丙.(6)根据以上实验结果猜想和推断:小车的质量时,a 与F 成正比.结合所学知识对上述推断进行解释:.5.(4)较大较小 (5)如图所示(6)远大于钩码的质量对钩码根据牛顿第二定律有F -F T =ma ,对小车根据牛顿第二定律有F T =Ma ,联立解得F =(M +m )a ,变形得a =1M+mF ,当m ≪M 时,可认为m +M ≈M ,则a =1MF ,即a 与F成正比[解析] (4)根据题图2分析可知,与图线甲相比,图线乙的线性区间较大,非线性区间较小.(5)在坐标系中进行描点,结合其他点用平滑的直线连接各点,使尽可能多的点在线上,不在线上的点均匀地分布在线的两侧.作出图线丙如图所示.2、电学实验1.[2024·安徽卷] 某实验小组要将电流表G(铭牌标示:I g=500 μA,R g=800 Ω)改装成量程为0~1 V和0~3 V的电压表,并用标准电压表对其进行校准.选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材,按图甲所示连接电路,其中虚线框内为改装电路.(1)开关S1闭合前,滑片P应移动到(填“M”或“N”)端.(2)根据要求和已知信息,电阻箱R1的阻值已调至1200 Ω,则R2的阻值应调至Ω.(3)当单刀双掷开关S2与a连接时,电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U,则电流表G 的内阻可表示为.(结果用U、I、R1、R2表示)(4)校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大,经排查发现电流表G 内阻的真实值与铭牌标示值有偏差,则只要即可.(填正确答案标号)A.增大电阻箱R1的阻值B.减小电阻箱R2的阻值C.将滑动变阻器的滑片P向M端滑动(5)校准完成后,开关S2与b连接,电流表G的示数如图乙所示,此示数对应的改装电压表读数为V.(保留2位有效数字)1.(1)M(2)4000(3)U-R1-R2(4)A(5)0.86I[解析] (1)由图可知,该滑动变阻器采用分压式接法,为了保护仪表安全,在开关S1闭合前,滑片P应移到M端;(2)当开关S2接b时,电压表量程为0~1 V,根据欧姆定律有U1=I g(R g+R1),当开关S2接a时,电压表量程为0~3 V,根据欧姆定律有U2=I g(R g+R1+R2),其中R1=1200 Ω,联立解得R2=4000 Ω; (3)当开关S2接a时,根据欧姆定律有U=I(R g+R1+R2),则电流表G的内阻可表示为R g=U-R1-R2;I(4)校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大,可知电流表G内阻的真实值小于铭牌标示值,根据闭合电路的欧姆定律知,可以增大两电阻箱的阻值.故选A. (5)根据闭合电路欧姆定律可得U V=I A(R g+R1)=430×10-6×(800+1200) V=0.86 V.2.[2024·甘肃卷] 精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响.可用器材有:电压表(量程0~1.5 V,内阻约为1.5 kΩ)、电流表(量程0~0.6 A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干.某小组开展了以下实验.甲乙(1)考虑电流表内阻影响①用图甲所示电路测量电流表的内阻.从图乙电压表和电流表读数可得电流表内阻R A=Ω(保留2位有效数字).②用图丙所示电路测量干电池电动势和内阻.电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和R A表示.则干电池电动势E=U+(用I、r和R A表示).③调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图丁所示的U-I图像.则待测干电池电动势E= V(保留3位有效数字)、内阻r=Ω(保留1位小数).丁(2)考虑电压表内阻影响该小组也尝试用图戊所示电路测量电压表内阻,但发现实验无法完成.原因是.A.电路设计会损坏仪器B.滑动变阻器接法错误C.电压太大无法读数D.电流太小无法读数2.(1)①1.0②I(r+R A)③1.401.0(2)D[解析] (1)①由图乙可知,电压表读数为U=0.60 V,电流表读数为I=0.58 A,根据欧姆定律可得电流表内阻为R A=UI =0.600.58Ω≈1.0 Ω;②由闭合电路欧姆定律可知,干电池电动势的表达式为E=U+I(r+R A);③根据E=U+I(r+R A)变形得到U=-(r+R A)I+E,根据图像可知,纵截距b=E=1.40 V,斜率的绝对值|k|=r+R A=1.40-1.000.20-0Ω=2.0 Ω,所以待测干电池电动势为E=1.40 V,内阻为r=1.0 Ω.(2)由于将电压表串联接在电路中,电压表内阻很大,电路中电流太小,故无法完成实验的原因可能是电流太小无法读数,故选D.3.[2024·广东卷] 某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统,制作光源跟踪演示装置,实现太阳能电池板方向的调整,使电池板正对光源.图甲是光照方向检测电路.所用器材有:电源E(电动势3 V);电压表V1和V2(量程均有0~3 V 和0~15 V,内阻均可视为无穷大);滑动变阻器R;两个相同的光敏电阻R G1和R G2;开关S;手电筒;导线若干.图乙是实物图.图中电池板上垂直安装有半透明隔板,隔板两侧装有光敏电阻,电池板固定在电动机转轴上.控制单元与检测电路的连接未画出.控制单元对光照方向检测电路无影响.请完成下列实验操作和判断.(1)电路连接.图乙中已正确连接了部分电路,请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表V1间的实物图连线.(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试.①将图甲中R的滑片置于端,用手电筒的光斜照射到R G1和R G2,使R G1表面的光照强度比R G2表面的小.②闭合S,将R的滑片缓慢滑到某一位置.V1的示数如图丙所示,读数U1为V,V2的示数U2为1.17 V.由此可知,表面光照强度较小的光敏电阻的阻值(选填“较大”或“较小”).③断开S.(3)光源跟踪测试.①将手电筒的光从电池板上方斜照射到R G1和R G2.②闭合S,并启动控制单元.控制单元检测并比较两光敏电阻的电压,控制电动机转动.此时两电压表的示数U1<U2,图乙中的电动机带动电池板(填“逆时针”或“顺时针”)转动,直至时停止转动,电池板正对手电筒发出的光.3.(1)如图所示(2)①b②1.63(1.61~1.65均可)较大(3)②逆时针U1=U2(或R G1=R G2)[解析] (1)由题图甲可知,V1测R G1两端电压,V2测R G2两端电压,滑动变阻器采用分压式接法,由题图乙可知,此时V2已并联在R G2两端,V1未并联在电路中,故应将V1的“3”接线柱连到滑动变阻器右上接线柱处,滑动变阻器分压式接入电路中.(2)①从安全性角度考虑,一开始应将题图甲中R的滑片置于b端,使两个电压表的示数均为零.②由题图丙知电压表的分度值为0.1 V,根据读数原则需估读到0.1 V的下一位,读数为1.63 V.由串联电路中电流相等,电阻之比等于电压之比,可知电压较大时对应的电阻较大.由题图甲知,V1测R G1两端电压,V2测R G2两端电压,且U1>U2,则R G1>R G2,由①可知R G1表面的光照强度比R G2表面的小,说明表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大.(3)②U1<U2,说明R G1电阻小,对应光照强度大,而R G2电阻大,对应光照强度小,因此光是从左上方斜向右下方照射,所以应逆时针转动电池板,使光线和太阳能电池板垂直,直至U1=U2时停止转动,此时R G1=R G2,两板对应光照强度相同,电池板正对手电筒发出的光.4.[2024·广西卷] 某同学为探究电容器充、放电过程,设计了图甲实验电路.器材如下:电容器,电源E(电动势6 V,内阻不计),电阻R1=400.0 Ω,电阻R2=200.0 Ω,电流传感器,开关S1、S2,导线若干.实验步骤如下:(1)断开S1、S2,将电流传感器正极与a节点相连,其数据采样频率为5000 Hz,则采样周期为s;(2)闭合S 1,电容器开始充电,直至充电结束,得到充电过程的I -t 曲线如图乙,由图乙可知开关S 1闭合瞬间流经电阻R 1的电流为 mA(结果保留3位有效数字);(3)保持S 1闭合,再闭合S 2,电容器开始放电,直至放电结束,则放电结束后电容器两极板间电压为 V;(4)实验得到放电过程的I -t 曲线如图丙,I -t 曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C,则电容器的电容C 为 μF .图丙中I -t 曲线与横坐标、直线t =1 s 所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C,则t =1 s 时电容器两极板间电压为 V(结果保留2位有效数字). 4.(1)15000(2)15.0 (3)2 (4)4.7×103 5.2[解析] (1)采样周期为T =1f =15000 s .(2)由图乙可知开关S 1闭合瞬间流经电阻R 1的电流为15.0 mA .(3)放电结束后电容器两极板间电压等于R 2两端电压,根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为U C =ER 1+R 2·R 2=2 V . (4)充电结束后电容器两端电压为U C '=E =6 V,故可得ΔQ =(U C '-U C )C =0.018 8 C,解得C =4.7×103 μF;设t =1 s 时电容器两极板间电压为U C ″,得(U C '-U C ″)C =0.003 8 C,代入数值解得U C ″≈5.2 V .5.[2024·海南卷] 用如图甲所示的电路观察电容器的充放电现象,实验器材有电源E 、电容器C 、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R 、单刀双掷开关S 1、开关S 2、导线若干.(1)闭合开关S 2,将S 1接1,电压表示数增大,最后稳定在12.3 V .在此过程中,电流表的示数 .(填选项标号) A .一直稳定在某一数值 B .先增大,后逐渐减小为零C .先增大,后稳定在某一非零数值(2)先后断开开关S 2、S 1,将电流表更换成电流传感器,再将S 1接2,此时通过定值电阻R 的电流方向为 (选填“a →b ”或“b →a ”),通过传感器将电流信息传入计算机,画出电流随时间变化的I -t 图像,如图乙,t =2 s 时I =1.10 mA,图中M 、N 区域面积比为8∶7,可求出R = kΩ(保留2位有效数字).5.(1)B (2)a →b 5.2[解析] (1)电容器充电过程中,当电路刚接通后,电流表示数从0增大至某一最大值,后随着电容器的不断充电,电路中的充电电流在减小,当充电结束电路稳定后,此时电路相当于断路,电流为0,故选B .(2)根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电,将S 1接2,电容器放电,此时通过定值电阻R 的电流方向为a →b ;t =2 s 时,I =1.10 mA,可知此时电容器两端的电压为U 2=IR ,电容器开始放电前两端电压为12.3 V ,根据I -t 图像与横轴围成的面积表示放电荷量可得,0~2 s 的放电荷量为Q 1=ΔU ·C =(12.3-1.10×10-3·R )C ,2 s 后到放电结束放电荷量为Q 2=ΔU'·C =1.10×10-3·RC ,根据题意Q 1Q 2=87,解得R ≈5.2 kΩ.6.[2024·河北卷] 某种花卉喜光,但阳光太强时易受损伤.某兴趣小组决定制作简易光强报警器,以便在光照过强时提醒花农.该实验用到的主要器材如下:学生电源、多用电表、数字电压表(0~20 V)、数字电流表(0~20 mA)、滑动变阻器R (最大阻值50 Ω,1.5 A)、白炽灯、可调电阻R 1(0~50 kΩ)、发光二极管LED 、光敏电阻R G 、NPN 型三极管VT 、开关和若干导线等. (1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻.如图甲所示,当黑表笔与接线端M 接触、红表笔与接线端N 接触时,多用电表指针位于表盘中a 位置(见图乙);对调红、黑表笔后指针位于表盘中b 位置(见图乙).由此判断M 端为二极管的 (选填“正极”或“负极”).(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性①采用图丙中的器材进行实验,部分实物连接已完成.要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始.导线L 1、L 2和L 3的另一端应分别连接滑动变阻器的、、接线柱(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”).②图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线,图中曲线Ⅰ、Ⅰ和Ⅰ对应光敏电阻受到的光照由弱到强.由图像可知,光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而(选填“增大”或“减小”).(3)组装光强报警器电路并测试其功能图戊为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后,三极管被导通)等元件设计的电路.组装好光强报警器后,在测试过程中发现,当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,为使报警器正常工作,应(选填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值,直至发光二极管发光.6.(1)负极(2)①A A C(或D)[或者三空分别为:C(或D)A B]②减小(3)增大[解析] (1)使用多用电表欧姆挡测二极管电阻时,电流也是“红进黑出”,即表内电源正极与黑表笔相连,电源负极与红表笔相连,且测二极管正向电阻时阻值很小,测二极管反向电阻时阻值无穷大.当黑表笔与接线柱M接触、红表笔与接线柱N接触时,多用电表指针位于表盘中a 位置(电阻无穷大),而对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(电阻很小),说明黑表笔(连接电源正极)与接线柱N接触时测的是二极管正向电阻,即N端为二极管的正极.(2)①要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始,所以滑动变阻器应采用分压式接法,导线L2应连接A接线柱,导线L1和导线L3应“一上一下”连接滑动变阻器的接线柱,可以导线L1连接A接线柱,导线L3连接C或D接线柱,或者导线L3连接B接线柱,导线L1连接C或D接线柱.②伏安特性曲线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,由所给伏安特性曲线图可知,曲线Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ对应的电阻在减小,说明随着光照由弱到强,光敏电阻的阻值减小.(3)在测试过程中发现,当照射在光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,说明三极管未被导通,这是因为b、e间电压较小,未达到是三极管导通的值,为使报警器正常工作,应调大R1两端分得的电压直至发光二极管发光,由于R1与R G串联后总电压一定,所以要调大R1的阻值.7.[2024·江苏卷] 某同学在实验室做“测定金属的电阻率”的实验,除被测金属丝外,还有如下实验器材可供选择:A.直流电源:电动势约为3 V,内阻可忽略不计;B.电流表A:量程0~100 mA,内阻约为5 Ω;C.电压表V:量程0~3 V,内阻为3 kΩ;D.滑动变阻器:最大阻值为100 Ω,允许通过的最大电流为0.5 A;E.开关、导线等.(1)该同学用刻度尺测得金属丝接入电路的长度L=0.820 m,用螺旋测微器测量金属丝直径时的测量结果如图甲所示,从图中读出金属丝的直径为mm.(2)用多用电表欧姆“×1”挡测量接入电路部分的金属丝电阻时,多用电表的示数如图乙所示,从图中读出金属丝电阻约为Ω.(3)若该同学根据伏安法测出金属丝的阻值R=10.0 Ω,则这种金属材料的电阻率为Ω·m.(结果保留两位有效数字)7.(1)0.787(0.785~0.788均可)(2)9.0(3)5.9×10-6[解析] (1)根据螺旋测微器的读数规律,该读数为d=0.5 mm+28.7×0.01 mm=0.787 mm.(2)根据欧姆挡的读数规律,该读数为R x=9.0×1 Ω=9.0 Ω.(3)根据电阻定律有R=ρLS =ρLπ(d2)2=4ρLπd2,解得ρ=πd2R4L,代入数据得ρ=5.9×10-6 Ω·m.8.[2024·江西卷] 某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理是:当电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以下.为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计.(1)如图1所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中,测得水的截面宽d=0.07 m和高h=0.03 m.(2)现有实验器材:电流表(量程0~300 μA,内阻R A=2500 Ω)、电压表(量程0~3 V或0~15 V,内阻未知)、直流电源(3 V)、滑动变阻器、开关和导线.请在图1中画线完成电路实物连接.(3)连接好电路,测量26 ℃的水在不同长度l时的电阻值R x.将水温升到65 ℃,重复测量.绘出26 ℃和65 ℃水的R x-l图线,分别如图2中甲、乙所示.(4)若R x-l图线的斜率为k,则水的电阻率表达式为ρ=(用k、d、h表示).实验结果表明,温度(选填“高”或“低”)的水更容易导电.(5)测出电阻率后,拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置.为保证出水量不变,选用内直径为8.0×10-3m的水管.若人体的安全电流为1.0×10-3A,热水器出水温度最高为65 ℃,忽略其他电阻的影响(相当于热水器220 V的工作电压直接加在水管两端),则该水管的长度至少应设计为m.(保留2位有效数字)8.(2)如图所示(4)kdh高(5)0.46[解析] (2)由于电流表阻值已知,因此电流表采用内接法时,水的电阻R =U I-R A ,可消除伏安法测电阻的系统误差;因电源电动势为3 V ,则电压表选用0~3 V 量程.实物连线如图所示. (4)根据电阻定律有R x =ρl S ,又S =dh ,联立可得R x =ρdℎl ,故R x -l 图像的斜率k =ρdℎ,解得ρ=kdh ;根据题图2可知,65 ℃水的R x -l 图像的斜率比26 ℃水的R x -l 图像的斜率小,说明温度高的水的电阻率较小,更容易导电.(5)根据欧姆定律和电阻定律有R =UI =ρl 'πD 24,其中ρ=kdh ,由题图2可知,65 ℃水的R x -t 图像的斜率k =80.7×103 Ω/m,代入数据解得l'≈0.46 m,故该水管长度的最小值为0.46 m .9.[2024·辽宁卷] 某探究小组要测量电池的电动势和内阻.可利用的器材有:电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为R 0)、金属夹、刻度尺、开关S 、导线若干.他们设计了如图所示的实验电路原理图.(1)实验步骤如下:①将电阻丝拉直固定,按照图甲连接电路,金属夹置于电阻丝的 (选填“A ”或“B ”)端; ②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U ,断开开关S,记录金属夹与B 端的距离L ;③多次重复步骤②,根据记录的若干组U 、L 的值,作出图丙中图线Ⅰ;④按照图乙将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U 、L 的值,作出图丙中图线Ⅰ.(2)由图线得出纵轴截距为b ,则待测电池的电动势E = .(3)由图线求得Ⅰ、Ⅰ的斜率分别为k 1、k 2,若k2k 1=n ,则待测电池的内阻r = (用n 和R 0表示).9.(1)A (2)1b(3)R 0n -1[解析] (1)为了保护电路,避免通过电源的电流过大,闭合开关前,金属夹应置于使电阻丝接入电路的阻值最大处,即应该置于A 端.(2)对于图甲电路,根据闭合电路欧姆定律有U =E -Ir ,设金属丝的电阻率为ρ,横截面积为S ,根据欧姆定律和电阻定律有I =UR ,R =ρLS ,联立可得U =E -USρL r ,整理可得1U =1E +Sr Eρ·1L ,对于图乙电路,根据闭合电路欧姆定律有U =E -I (r +R 0),根据欧姆定律和电阻定律有I =UR,R =ρL S,联立并整理可得1U =1E+S (r+R 0)Eρ·1L ,所以图线的纵轴截距b =1E ,解得E =1b .(3)由题意可知k 1=SrEρ,k 2=S (r+R 0)Eρ,又k2k 1=n ,联立解得r =R0n -1. 10.电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化.在保持流过传感器的电流(即工作电流)恒定的条件下,通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压,建立电压与氧气含量之间的对应关系,这一过程称为定标.一同学用图甲所示电路对他制作的一个氧气传感器定标.实验器材有:装在气室内的氧气传感器(工作电流1 mA)、毫安表(内阻可忽略)、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶(氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、20%).(1)将图甲中的实验器材间的连线补充完整,使其能对传感器定标; (2)连接好实验器材,把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口;(3)把滑动变阻器的滑片滑到端(选填“a ”或“b ”),闭合开关;。

高考物理专项复习《力学实验》含答案

高考物理专项复习《力学实验》含答案1．橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关。

理论与实验都表明k=Y SL，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量。

（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是___________A．N B．m C．N/m D．Pa（2）有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用螺旋测微器和刻度尺分别测量它的直径和长度如图（a）和图（b）所示，刻度尺的读数为___________cm，螺旋测微器的读数为___________mm。

（3）小华通过实验测得该橡皮筋的一些数据，作出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图（c）所示。

由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=___________N/m，这种橡皮筋的Y值等于___________（结果保留两位有效数字）。

（4）图像中图线发生弯曲的原因是___________。

【答案】D11.98（11.96~12.00均正确） 3.999（3.998~4.000均正确）319.1 3.0×106 Pa橡皮筋受力发生的形变超出其弹性限度，不再遵循弹力F与伸长量x成正比的规律【详解】（1）[1]根据表达式Sk YL=得kLYS=已知k的单位是N/m，L的单位m，S的单位是m2，所以Y的单位是N/m2，也就是Pa，故D项正确。

（2）[2][3]刻度尺从零开始，橡皮筋的尾部接近12.00，则读数估读为11.98 cm；螺旋测微器固定部分读数3.5 mm，转动部分读数为49.9，故读数为3.5 mm＋49.9×0.01 mm=3.999 mm。

（3）[4]根据胡克定律F=kx可知，图像的斜率大小等于劲度系数大小，由图像求出劲度系数为k=15.00.047N/m=319.1 N/m[5]根据Sk YL=可得62319.10.1198Pa 3.010Pa0.0039993.14()2kLYS⨯===⨯⨯（4）[6]当弹力超过其弹性限度时，胡克定律不再适用，即不再遵循伸长量x与弹力F成正比的规律，故图线发生弯曲。

历年(2019-2023)高考物理真题专项(力学实验)练习(附答案)

历年（2019-2023）高考物理真题专项（力学实验）练习一、实验题（1）已知打出图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为为初始位置，将打出B、C、D、E位移区间AB AC AD AE AF()x 6.60 14.60 x∆34.90 47.30Δcm（3）从实验结果可知，小车运动的v-表示，其中k=________2cm/s，b=（4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出度大小A v=________，小车的加速度大小作者的备注：此处绘图粗糙，连接遮光片小车与托盘砝码的绳子应与桌面平行；原卷中已说明，遮光片与小车位于气垫导轨上（视为无摩擦力）4．（2023ꞏ辽宁ꞏ统考高考真题）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA 为水平段。

选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。

测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为1m 和2m (12m m >)。

将硬币甲放置在斜面一某一位置，标记此位置为B 。

由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O 点到停止处的滑行距离OP 。

将硬币乙放置在O 处，左侧与O 点重合，将甲放置（1）实验中，拉动木板时__________（填“必须”或“不必”）保持匀速。

（2）用A m 和B m 分别表示木块A 和重物B 的质量，则m 和A B 0m m m n μ、、、、所满足的关系式为m =__________。

（1）用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。

首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图（a）所示，该示数为___________mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图（b）所示，该示数为___________mm，则摆球的直径为___________mm。

（2）单摆实验的装置示意图如图（c）所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

专题十四、力学实验1．（2013高考浙江理综第21题）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。

一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点。

(1)任选一条纸带读出b、c两点间的距离为；(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为，纸带①和②上c、e 两点间的平均速度v①v②(填“大于”“等于”或“小于”)；（3）图中（填选项）A．两条纸带均为用装置甲实验所得B．两条纸带均为用装置乙实验所得C．纸带○1为用装置甲实验所得．纸带②为用装置乙实验所得D．纸带○1为用装置乙实验所得．纸带②为用装置甲实验所得答案：(1) ○1 2.10cm，或② 2.40cm。

（2）1.13m/s，1.25m/s。

小于（3）C解析：(1)选择纸带○1读出b、c两点间的距离为2.10cm，选择纸带②读出b、c两点间的距离为2.40cm。

(2)选择纸带○1读出c、e两点间的距离为4.52cm，求出c、e两点间的平均速度大小为v=4.5220.02⨯×10-2m/s=1.13m/s。

选择纸带②读出c、e两点间的距离为5.00cm。

求出c、e两点间的平均速度大小为v=5.0020.02⨯×10-2m/s=1.25m/s。

（3）分析纸带上的点距离可以看出，纸带○1做匀加速运动，纸带②做加速度逐渐减小的加速运动最后做匀速运动，所以带○1为用装置甲实验所得．纸带②为用装置乙实验所得，选项C正确。

2.（18分）（1）（2013高考福建理综第19（1）题）（6分）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中（装置如图甲）：①下列说法哪一项是正确的。

（填选项前字母）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）。

答案：①C②0.653解析：①在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,，平衡摩擦力时要去掉细线另一端的钩码。

为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，选项AB错误。

实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，选项C正确。

②打B点时小车的瞬时速度大小为v=18.59-5.5320.10×10-2m/s=0.653m/s。

3.（13分）（1）（2013高考山东理综第21（1）题）图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的__________(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm。

答案：A 11.30解析：测量内径应该用游标卡尺的A，测量外径应该用游标卡尺的B，测量深度应该用游标卡尺的C。

该钢笔帽的内径为11mm+0.5×6mm=11.30mm。

4.（2013高考四川理综第8题）（2）（11分）如图1所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验：①为达到平衡阻力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做___________运动。

②连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图2所示的纸带。

纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s 的相邻计数点A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 。

实验时小车所受拉力为0.2N ，小车的质量为0.2kg.请计算小车所受合外力做的功W 和小车动能的变化△E k ，补填表中空格（结果保留至少小数点后第四位）。

0——B O —C O —D O —E O —F W/J 0.0432 0.0572 0.0734 0.0915k E ∆/J 0.0430 0.0570 0.0734 0.0907△E k ，与理论推导结果一致。

③实验前已测得托盘的质量7.7×10-3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_________kg(g 取9.8m/s 2,结果保留至小数点后第三位)(2)①匀速直线 ②0.1115 0.1105 ③0.015解析：在O —F 过程中，小车所受合外力做的功W=F ·OF=0.2×0.5575J=0.1115J 。

打F 点时速度v=66.77-45.7520.1⨯×10-2m/s ，小车动能的变化△E k =12mv 2=12×0.2×（66.77-45.7520.1⨯×10-2）2J= 0.1105J 。

根据实验时小车所受拉力为0.2N ，小车的质量为0.2kg 可知，小车质量不是远大于托盘和砝码质量之和.由mg-F=ma ，F=Ma 可得m=MF Mg F-=0.02273kg ，即托盘和砝码质量之和为0.02222kg ，该组同学放入托盘中的砝码质量应为△m=0.02273kg-7.7×10-3kg=0.015kg 。

5．(8分) （2013高考上海物理第28题）如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移。

保持水平槽口距底板高度h ＝0.420m 不变。

改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。

(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成＿＿＿＿关系，与＿＿＿＿无关。

v0(m/s) 0.741 1.034 1.318 1.584t(ms) 292.7 293.0 292.8 292.9d(cm) 21.7 30.3 38.6 46.4(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值220.420=289.8ms10htg⨯==理，发现理论值与测量值之差约为3ms。

经检查，实验及测量无误，其原因是＿＿＿＿。

(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竞发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t'理，但二者之差在3－7ms之间，且初速度越大差值越小。

对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是＿＿＿＿。

答案：（1）正比 h（2）g取值10m/s2偏大（3）水平槽口距底板高度h较大，小球飞行时受到空气阻力作用解析：（1）由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成正比关系，与h无关。

（2）计算小球飞行时间的理论值220.420=289.8ms10htg⨯==理中，g不能取值10m/s2，应该取值g=9.8m/s，这样计算出的t=292.8ms。

（3）导致偏差的原因是：水平槽口距底板高度h 较大，小球飞行时受到空气阻力作用6．(2013高考江苏物理第11题)（10分）某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图所示。

倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K ，电磁铁吸住第1个小球。

手动敲击弹性金属片M ，M 与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M 迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球。

当第1个小球撞击M 时，M 与触头分开，第2个小球开始下落……。

这样，就可测出多个小球下落的总时间。

（1）在实验中，下列做法正确的有___▲____。

（A ）电路中的电源只能选用交流电源（B ）实验前应将M 调整到电磁铁的正下方（C ）用直尺测量电磁铁下端到M 的竖直距离作为小球下落的高度（D ）手动敲击M 的同时按下秒表开始计时（2）实验测得小球下落的高度H=1.980m ，10个小球下落的总时间T=6.5s 。

可求出重力加速度g=_______m/s 2。

（结果保留两位有效数字）（3）在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法。

（4）某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间△t 磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差△t ，这导致实验误差。

为此，他分别取高度1H 和2H ，测量n 个小球下落的总时间1T 和2T 。

他是否可以利用这两组数据消除t V 对实验结果的影响？请推导说明。

答案： (1)BD (2)9. 4(3)增加小球下落的高度;多次重复实验,结果取平均值.(其他答案只要合理也可) (4)由2111()2T H g t n =-V 和2221()2T H g t n=-V可得2212122()n H H g -=,因此可以消去△t 的影响. 解析：电路中的电源可以选用直流电源，选项A 错误。

实验前应将M 调整到电磁铁的正下方，选项B 正确。

用直尺测量电磁铁下端到M 的竖直距离减去小球直径作为小球下落的高度，选项C 错误。

手动敲击M 的同时，电磁铁断电，小球开始自由落体运动，按下秒表开始计时，选项D 正确。

实验测得小球下落的高度H=1.980m ，10个小球下落的总时间T=6.5s ，单个小球自由落体运动的时间为0.65s 。

由H=12gt 2 可求出重力加速度g=22H t=9.4m/s 2。

7．（2013高考天津理综物理第9题）(2）某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系．①下列做法正确的是（填字母代号）A ．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B ．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上C ．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D ．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量木块和木块上硅码的总质量（填远大于，远小于，或近似于）③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a 与拉力F 的关系，分别得到图中甲、乙两条直线·设甲、乙用的木块质量分别为m 甲、m 乙甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲，μ乙，由图可知，m 甲 m 乙 μ甲 μ乙（填“大于”、“小于”或“等于”) 答案：①AD ②远小于 ③小于大于解析：①在利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系实验中，调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，选项A 正确。

木块下滑是受到重力、支持力、细线拉力和摩擦力，要使细线拉力等于木块的合力，需要使木板倾斜，木块重力沿斜面方向的分力等于摩擦力。