高考物理力学试验试题归类详解

1、2007年高考物理力学实验试题归类详解陕西三原王春生1.1天津理综22 (1)】一种游标卡尺，它的游标尺上有50个小的等分刻度，总长度为49mmo 用它测量某物体长度，卡尺示数如图所示，则该物体的长度是 cm。0123459 cmIj LI I II IIJ lu LI IIII ll LU ll I LI I Ij LU ll IIIIIJ IIll1 【答】王尺读数为41mm,游标尺读数为10Mmm = 0.20mm ,所以待测物体长度为5041mm +0.20mm =41.20mm =4.120cm。注：(1)十分度、二十分度、五十分度游标卡尺的测量结果均等于主尺读数与游标尺读数之和。主

2、尺读数的准线是游标尺的“0”刻线，游标尺读数等于对齐格数乘以游标尺的精确度。(2)不必估读。2.1天津理综 22 (2)】某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器 接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。他在纸带上便于测量的地方选取第 一个计时点，在这点下标明A,第六个点下标明 B,第十一个点下标明 C,第十六个点下标明D,第二十一个点下标明 E。测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm、 CD长为11.15cm, DE长为13.73cm,则打C点时小车的瞬时速度大小为 m/s,小车运 动的加速大小为 m/s2,AB的距离应为 cm。(保留三位有

3、效数字) A w/7T =5To =0.10S。1【解答】打点周期TO=S=0.02S,计数周期 502由 Ut =ut 得AC+CD+DEJ14.56,11.15,13.510 =0.986(m/s),54T4 0.10CD DE (11.15 13.73) 10，同理有 uD = 1.244( m/s);由加速度的te义式得2T2 0.10d 一 c 1.244 -0.9862 一,八 十 .a =2.58(m/s )；由速度公式得 % =a +2aT ,解得T0.10122UA =0.47(m/s),由位移公式得 AB=UaT+aT2=5.99M10”(m)。注：加速度、AB的距离也可这

4、样求得：|_|s = DE CD =2.58(cm),由Us=aT2得 a =2.58(ms2)；由 CD - AB =2Us得 AB =5.99(cm)。3.【海南物理14】现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”、小车、计时器一个、这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图） 米尺。（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）小车自斜面上方一固定点Ai从静止开始下滑至斜面底端A2,记下所用的时间t用米尺测量A i与A 2之间的距离s,则小车的加速 度 a =。用米尺测量A 1相对于A 2的高h。设小车所受重力 为mg,则小车所受

5、的合外力F= _ 。改变,重复上述测量。 以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作用作图。如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规 律。12 2s 一. h 一 TOC o 1-5 h z 【答】由s = at得a =丁；因不计摩擦力，所以 嚏=mgsin 6 = mg ；斜 2ts面倾角（或高h）;2s h - 1 g . 、 . .1由 -2- g 得 2 h ,即距离 s不变时有：c h ot s t 2st（2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是： 调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此

6、时A1点相对于斜面底端A 2的高度h。进行（1）中的各项测量。 计算与作图时用（h h。）代替ho对此方案有以下几种评论意见:A.方案正确可行B.方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。C.方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。其中合理的意见是 C。注：对同一个实验，我们可以采用不同的实验方案来完成，这 就要求我们进行分析、筛选，首先要看其可行性，其次要分析其可 靠性，原理是否简单明了，操作是否简便等。对于教材中的重要实 验，要让学生切实掌握，在此基础上引导学生积极讨论，探究新的实验1实验方案，培养实验探究及对新方案的评价能力。4.【重庆理综22

7、（2）】建造重庆长江大桥复线桥高 将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起（题22图2）、施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方 案，为了探究该方案的合理性，某研究性学习小组做了 两个模拟实验.研究将钢板从水下水平拉出（实验1）和以 一定倾角拉出（实验2）的过程中总拉力的变化情况.必要的实验器材有：钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和 等.根据实验曲线（题22图3）,实验2中的最大总拉 力比实验1中的最大总拉力降低了 %. 根据分子动理论，实验1中最大总拉力明显增大 的原因是.可能导致测量拉力的实验误差的原因有： 读数不准、钢板有油污 等等（答出两个即可）.【答】测力计（弹簧测力计

8、、力传感器等等 ）13.3 （允许误差土 0.5）由图像知实验2中的最大总拉力为 3.75N,实验1中的最大总拉力为 4.35N,最大总拉 力相差0.60N,总拉力降低了 0 M100% =13.79%。4.35分子之间存在引力，钢板与水面的接触面积大快速拉出、变速拉出、出水过程中角度变化、水中有油污、水面波动、空气阻力变化 等。注：平时教学中应重视教材所列研究性课题的落实，提高学生的实验探究能力，特别是实验数据的分析、处理能力，实验误差分析能力等。5.【江苏物理13】如题1 3 （ a）图，质量为M的滑块A 放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传 感器C的距离数据实时传送到计算机

9、上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移一时间（s-t）图像和速率一时间（v-t）图像。整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面 的长度为了 L、高度为ho （取重力加速度 g=9.8m/s2,结 果可保留一位有效数字）（1 ）现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如题1 3 （b）图所示。从图线可得滑块A下滑时的加速 度a= m/s2，摩擦力对滑块A运动的影响。（填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”）（2）此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变 ,可验证质量一定 时，加速度与力成正比的关系；实验时通过改变 ,可 验证力一定时，加速度与质量成反比的关系。（3）将气垫导轨换

10、成滑板，滑块A换成滑块A给滑块A 一沿滑板向上的初速度，A的s-t图线如题1 3 （ c）图。图线不对称是由于 造成的，通过图线可求得滑 板的倾角0 = （用反三角函数表示），滑块与滑板间的动摩擦因数 科=.3.02.52.00.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.10.01.51.00.5 t/s0.3 I0.2 I0.1 端0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0t/s0.1图b图c【解析】（1）由u -1图像知滑块 A匀减速上滑、匀加速下滑，其加速度大小分别为回/ b.0-3.02 2Au23.0-0.0,

11、2 仃 a上滑 = % = TT7 - =6.1（m/s ）、a下滑= = =5.9（m/s ）。取一位有%0.49t21.0-0.49效数字得a上滑=即滑=6（m/s2）。设导轨倾角为 日，滑块A与导轨间的动摩擦因素为 N ,依据牛顿第二定律可得物体沿斜面上滑、下滑的加速度分别是a上滑=g(sine + cos 卜a下滑=g(sinH NcosB)。因a上滑球a下滑，所以摩擦力作用不明显。(2)滑块所受和外力 F合=mgsine ,所以m 一定时，可通过调节导轨倾角或另一端的高度h达到改变和外力之目的。又因 sin日=0 ,所以F合=m曲，为验证(合)力一定时，加 ll速度与质量的反比关系，

12、在改变滑块质量m后应调节导轨高度h,并且要使质量与高度之积mh保持 不变，以控制(合)力大小不变。(3)若滑板理想光滑，则全过程加速度相同，滑块做类竖直上抛运动，位移-时间图像应是对称的抛 物线。若滑块受到滑动摩擦力作用，则上滑与下滑的加速度大小不同，必然导致上、下滑动过程的位 移图线出现不对称现象。由图像知：滑块上滑、下滑位移大小均为S= 0.64m,时间分别为一1St1=0.4S、t2 =0.6S。对上滑过程，由 二一u0=、a11 2t1=g(sin6 + N cosQ)两 ti-1 S对下滑过程，由 2=1： t =S2t2a2 = -1 = g (sin e - N cos)两式得

13、t2式得 sin 6 c k cos6 =0.8 ;sin 9 - cos9 =0.37 sin 6 = 0.6 ,联立解得sin日=0.585 ； N =0.265。按题目要求结果取一位有效数字得e=arcsin0.6； N=0.3。【答案】6;可忽略。h; M和h,且M h不变。滑动摩擦力；arcsin0.6; 0.3。注：计算机及传感器用于物理实验，提高了实验的精度和效率，为中学物理实验开辟了新的途径。但就目前来看，多数中学还不具备这样的条件，学生甚或教师对这样的实验都感到很陌生。好在此类实验题所用实验设施尽管先进，但所要考查的知识、方法、技能却不会超越中学物理或考纲的范畴。 该题给我们

14、的最大启迪是：(1)要尽可能开发一套实验装置的功能， 达到用同一实验装置完成更多可能实验的目的。(2)保留主要仪器、器材，改变或换用某个(些)仪器、器材，做同一实验，以达成不同的实验目的。6.【广东物理14如图11 (a)所示，小车放在斜面上, 车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小 滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距离。启动打点计时器，释放重 物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，50Hz。图 11重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为 (b)中a、b、c是

15、小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。ab(b)c（1）根据所提供纸带上的数据，计算打 保留两位有效数字）（2）打a段纸带时，小车的加速度是速度可能出现在 b段纸带中的c段纸带时小车的加速度大小为m/s2。（结果2.5 m/s2。请根据加速度的情况，判断小车运动的最大（3）如果取重力加速度10m/s2,由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为【解析】（1）运用逐差法计算加速度：s4 - s1 = aT 2,0 -s3 =a3T2,1 ,、a 工 +a2 +a3),由以上各式得a -(3T)2，代值得 a = 497（*）。所以打c段纸带时小车的加速度大小为5.0m/s2注：该题计数周期等

16、于打点周期，纸带上的数据系毫米刻度尺所测，其单位为厘米。(2 )s = aT2=2.5M0.022=1M10J3(m),由 图知s3-s2=s2 -三 0 m m&= 0.6mm,所以小车的最大速度出现在s4段内（左起第4到第5个记录点内）。（3）设小车、重物质量分别为M和m,斜面倾角为0，小车所受摩擦力大小为 f,绳的拉力为T,加速阶段的加速度为砌，减速阶段的加速度大小为a2,依据牛顿第二定律在小车加速过程有T (MgsinH + f) =Mai对重物有mg -T = ma2在小车减速过程有 Mgsin8 + f=Ma2 a1a22.5 5.0M g -a110-2.5【答案】（1） 5.0

17、； 左起第4到第5个记录点内；（3） 1:1。注：该题的实验装置与教材中“验证牛顿第二定律”的实验装置的安装不同，小车受到的摩擦力不能用小车受到的重力沿斜面向下的分力来平衡， 来平衡小车所受摩擦力与重力沿斜面向下的分力总和， 衡会被破坏，因此用该装置做“验证牛顿第二定律” 的情况。7.1上海物理17】利用单摆验证小球平抛运动规律,可以用跨过定滑轮的重物所受的重力尽管如此，在改变小车质量时， 该平的实验时，只能验证设计方案如图（a）卜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;“小车质量一定时”所示，在悬点O正MN为水平木板，已知悬线长为L,悬点到木板的距离 OO=h (h

18、L)o(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，OC=s,则 小球做平抛运动的初速度U0 为。(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仇小球落点与O点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cos9为横坐标，得到如图(b)所示图像。则当日=30对，$为 m；若悬线长L= 1.0m,悬点到木板间的距离 OO 为 m。【解答】(1)保证小球沿水平方向抛出。(2)由平抛运动规律有 TOC o 1-5 h z s 二 口。t2_h L = - gt解得：0=s：g. 2(h -L)C(3)小球下摆过程

19、机械能寸恒，有mgL(1cos6) = mu；2.由式得s =4L(h-L)-4L(h-L)cos0所以s2 LI cos9图线为直线。2cJ依据三角形相似得 =cos0 -cos30解得s=0. 51m ,取两位有效数字有,01.0s = 0.52 m。悬线长L = 1.0m时由式得s2 =4(h-1)(1-cos9)由图像知cos6=0时s2 = 2,0m,代入式得h =1,5m。【答案】(2) s i1g；(3) 0.52m、1.5m。 2(h - L)注：问题(3)的第一空不宜直接从图像中读出。该题所述实验与教材中“验证动量守恒定律”实验原理有所不同，不是用线段的测量代替平抛初速度的测

20、量，而是“单摆”代替了 “斜 槽”，用角度的测量代替了平抛初速度的测量，即我们可以看到该实验在教材中的“影子”8.1上海物理14】在实验中得到小车做直线运动的s-t关系如图所示。(1)由图可以确定，小车在AC段和DE段的运动分别为AC段是匀加速运动；DE段是匀速运动。AC段是加速运动；DE段是匀加速运动。AC段是加速运动；DE段是匀速运动。AC段是匀加速运动；DE段是匀加速运动。(2)在与AB、AC、AD对应的平均速度中，最接近小车在 平均速度。A点瞬时速度的是 段中的【答】(1)位移图像的斜率表示小车运动的速度，图线为倾斜直线表示小车做匀速运动，图线为曲线则表示小车做变速运动，所以选项C正确

21、；s(2)瞬时速度是平均速度的极限值即u qm 所以最接近小车在a点瞬时速度的 是AB段中的平均速度。9.【四川理综 22 (1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是。A.游标卡尺B.秒表C.坐标纸 D.天平 E.弹簧秤 F.重垂线实验中，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滑下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E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来【答】 C、 F ; A、D。注：平时学习中应关注实验原理及器材，要

22、知道实验条件或误差的控制途径、方法。10.【全国卷I 22 (2)】碰撞的恢复系数的定义为e=，2M ,其中。10和。20分别“20 “10是碰撞前两物体的速度，U1和。2分别是碰撞后物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞的 e1。某同学借用验证动力守恒定律的实验装置(如图所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半径相等的钢质小球1和2 (它们之间的碰撞可近似视为弹性碰 撞)，且小球1的质量大于小球2的质量。实验步骤如下：安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重锤 线所指白位置O。第一步，不放小球 2,让小球1从斜才t上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次， 用尽可能小的

23、圆把小球的所落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置。第二步，把小球2放在斜槽前端边缘处 C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰 撞。重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后小球落点的平均位置。第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段 OM、OP、ON的长度。 上述实验中，P点是 平均位置，M点是 平均位置，N点是 平均位置请写出本实验的原理写出用测量量表 示的恢复系数的表达式 。三个落地点距 O点的距离 OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关系？ 【答】在实验的第一步中小球 1落点的；小球1与小球2碰后小球1落点的；小球2 落点的。小球从槽口 C飞出

24、后作平抛运动的时间相同，假设为t,则有 OP =Rot ,OM =Rt , ON =t ,小球2碰撞前静止，即 920 = 0;C _ 12 1ON -OM 在槽口高度一定的情况下，OP与小球的质量无关（与A点的高度或球1到槽口时的速度有关），OM和on与小的质量有关（碰撞中动量守恒m1o10 =中。1+m2u2）。注：（1）复习分组实验时应紧紧抓住实验原理和方法并注意原理的拓展、迁移运用。（2）该题给出了碰撞类型新的判别方法。对弹性碰撞e = 1 ,对完全非弹性碰撞e=0,对非弹性碰撞 0e1。（3）平时教学中应充分重视实验装置研究及功能开发。11.【全国卷n 22 （1）】在做“用单摆测定

25、重力加速度”的实验中，有人提出以下几点 建议：A、适当加长摆线B、质量相同、体积不同的摆球，选用体积较大的C、单摆偏离平衡位置的角度不能太大D、当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为 单摆振动的周期其中对提高测量结果精确度有利的是 。【答】A、Co4 二2L汪：用单摆测定重力加速度的实验原理是g=二，周期对测量结果影响较大，所以应T2用累积法测量即t =岂；为保证摆球做简谐运动，摆角不宜超过5或10（新教材），摆角 n愈小摆球的运动愈接近简谐运动；适当加长摆线可使振动系统更接近单摆模型；选用质量相同但体积较大的摆球时， 空气阻力加大，不仅会使振幅迅速减小， 影

26、响记录足够的全振动次 数，而且会影响回复力及摆球的平衡位置，使平衡位置在最低点两侧来回游移，进而影响了周期性。12.【北京理综 21 （2）】某同学用图2所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。实 验步骤如下：a.安装好实验器材。b、接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜 面向下运动，重复几次。选出一条点迹比较清晰 的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点 开始，每两个打点间隔取一个计数点， 如图3中0、 1、26点所示。0 12 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20II曲疝曲山 1 帕Illi Inui MuiLiEiLImiLiMiiiiIi而i加LlJiii加扁iiiLi扁NiiJc、测量1、2、36计数点到0计数点的距离，分别记作：S、&、S34。d、通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀速直线运动。e、分别方f算出Sr、S3鹿与对应时间的比值 盘、&、36。t1 t2