高考物理 实验精选百题解析 专题10 力学创新实验.doc

2013年高考物理 实验精选百题解析 专题10 力学创新实验1、（8分）（2013上海市13校联考）随着环保节能意识的增强，自行车重新成为短途出行的重要交通工具，它不仅能保护环境，节约能源，而且相比走路感觉更“省力”。某同学想通过简单的器材，包括“台秤、卷尺和秒表”，验证是否“省力”。他认为是否“省力”需比较同等条件下人所消耗的能量多少。（1）步骤一：估测一个人沿直线步行距离s所消耗的能量e1。他认为人步行消耗的主要能量用于克服重力做功，运用上述器材，他测量了“人的质量m、腿长l、步幅d”；运用上述物理量符号可得e 1= _（写表达式）（2）（单选题）一个体重为60kg普通高中男生，步行100米，消耗能量约（ ）a.8j b.80j c.800j d.8000j（3）步骤二：估测一个人骑自行车沿直线前进距离s所消耗的能量e2。他假定人骑自行车前进时阻力不变。他测量了“人和车的总质量m，骑车匀速前进距离s1和对应的时间t”，他还可以测_（写出一个物理量及相应符号），运用上述物理量符号可得e2 =_（写表达式）。最后比较e1和e2，即可验证是否“省力”。以测停止蹬车后人和自行车滑行的距离s2，骑车匀速前进速度v= s1/t，由动能定理，e2-f s1=mv2，f s2=mv2，联立解得：e2=。2（6分）（2013上海市闵行区二模）某同学为了探究杆子转动时的动能表达式，设计了下图a所示的实验：质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴o处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端a经过某位置时的瞬时速度va，并记下该位置与转轴o的高度差h。设杆的有效宽度为d（d很小），a端通过光电门的时间为t，则a端通过光电门的瞬时速度va的表达式为 。调节h的大小并记录对应的速度va，数据如下表。为了寻找反映va和h的函数关系，请选择适当的数据处理方法，并写出处理后数据间的函数关系_。当地重力加速度g取10m/s2，结合你找出的函数关系，不计一切摩擦，根据守恒规律得出此杆转动时动能的表达式ek= （请用数字、质量m、速度va表示。）组次123456h/m0.050.100.150.200.250.30va(m/s)1.231.732.122.462.743.003、（12分）（2013湖南省长沙市模拟）彭仁合作学习小组共同探究家中水龙头的滴水情况。当水龙头拧得较小时，可以控制水一滴一滴地滴落到地面上，小组发现：第一滴水碰地的同时，第二滴水刚好从水龙头处下落。为了测算水滴下落的平均速度，同学们找来了秒表和卷尺。首先量出水龙头口离地面的高度h，再用秒表计时。当他们听到某一水滴滴在地上声音的同时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3”，一直数到“n”时，按下秒表停止计时，读出秒表的示数为t。（1）水滴在空中运动的平均速度的表达式为 ；（2）测得h=1m，当数到n =20时秒表的示数 t=8.7s，则水滴下落的平均速度为= m/s；（3）为了进一步探究水滴下落的平均速度和下落高度的关系，大家又做了以下实验：找来一块挡板，让水滴落在挡板上。改变挡板和水龙头口之间的距离h，并仔细调节水龙头滴水的快慢，使得总是在前一滴水滴到挡板上的同时，后一滴水刚好开始下落。计时方法仍和上面一样。从实验中又获得了如下表所示的6组数据(连同上面的一组共有7组数据)。请选取合适的坐标轴，标上数据和单位，作出相应的图象，并根据图象写出平均速度和下落高度的函数关系为 。次数123456高度h(m)0.20.30.40.50.60.8平均速度v(m/s)0.971.191.381.5 41.6 81.9 5（2）代入数据，水滴下落的平均速度为=2.1m/s；（3）分析表格中数据关系。可得2与h成正比，画出2-h图象，根据图象写出平均速度和下落高度的函数关系为2=（4.64.9）h。4（10分）（浙江省台州市2013年高三年级调考试题）某学习小组为了探究物体受到空气阻力时运动速度随时间的变化规律，他们采用了“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置（如图所示）。实验时 （1）为了平衡小车运动中与木板之间的阻力。应该采用下面所述的 方法（选填a、b、c、d）。a逐步调节木板的倾斜程度，使小车在木板上保持静止b逐步调节木板的倾斜程度，使静止的小车开始运动c逐步调节木板的倾斜程度，使夹在小车后面的纸带上所打的点间隔均匀d以上操作均可以薄板打点计时器小车（第21题图）砝码 （2）平衡了小车与木板间的阻力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。 （3）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间与速度的数据如下表： 时间/s00.100.200.300.400.50速度/ms-10.120.190.230.260.280.29请根据实验数据在答题纸上作出小车的图象。 （4）通过对实验结果的分析，有同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据图象简要阐述理由。4答案：（1）c （2分） （2）之前 （2分）（3）（见右图，直线、折线不给分）（2分）（4）同意（2分） 在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大。（2分）5.（8分）（2013上海市浦东新区4月高考预测）某学生兴趣小组通过实验，探究相同厚度的普通均匀条形玻璃片的振动频率f与其长度l的关系，得到了如下表所示的实验数据，由表中数据可知，振动频率f随玻璃片长度l的变化而_（选填“均匀”或“不均匀”）变化；振动频率f与玻璃片的长度l的关系为_（比例系数用表示）。比例系数k的大小为_（若k有单位，请按国际单位制带上其单位），k可能与_有关（至少写出一项）。音符c调频率f（hz）玻璃片长度l（mm）低音区539229064402747494258中音区1523251258723736592244698217578420568801947988183高音区1046178117416813181586、（9分）（2013陕西师大附中四模）探究能力是物理学研究的重要能力之一有同学通过设计实验来探究物体因绕轴转动而具有的转动动能与哪些因素有关。他以圆型砂轮为研究对象，研究其转动动能与其质量、半径、角速度等的具体关系。如图所示，砂轮由动力带动匀速旋转，测得其角速度，然后让砂轮脱离动力，用一把弹性尺子与砂轮接触使砂轮慢慢停下，设尺和砂轮间的摩擦力恒为（转动过程动能定理也成立。不计转轴的质量及其与支架间的摩擦）。分别取不同质量、不同半径的砂轮，使其以不同角速度旋转的进行实验，最后得到的数据如下表所示：半径/cm质量/m0角速度/rads-1圈数转动动能/j412841432422164423281216161232(1)根据题给数据计算砂轮的转动动能ek，并填在上面的表格里。 (2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能ek与质量m、角速度、半径r的关系式为_。6、答案：（1）填空半径/cm质量/m0角速度/rads-1圈数转动动能/j41286.44143225.64221612.84423225.68121625.6161232102.4（2） ek=km2r2 或者ek=m2r2。7 (6分) （2013年3月河南省郑州市二模）某兴趣小组利用物理学知识测量某农庄喷水口的流量q(q=sv,s为出水 口的横截面积巧为出水口的水流速度），方法如下：(1)先用游标卡尺测量圆形喷水口的内径d。上图为正确测量得到的结果，由此可得喷水口的内径d= _mm。(2)打开水阀，让水从喷水口竖直向上喷出，稳定后测得水柱最高点距喷水口竖直距离 为h，则喷出的水的初速度v0=_ (用h，g表示）。(3)根据上述测量值，可得喷水口水的流量q=_ (用d、h、g表示）8（10分）“物体所受的合力减小，物体的运动速度就一定减小吗？”某同学设计了如图甲所示的实验装置研究这一问题：先调节斜面倾角，使小车不受拉力时可近似做匀速运动，然后将一根橡皮筋一端固定，另一端系在小车上，将小车拉到靠近打点计时器的位置启动打点计时器并从静止起释放小车，得到如图乙所示的纸带打点计时器的打点周期为t,纸带上各点为连续打出的点，纸带上某点p与其相邻点间距离分别为x1、x2. (1)该同学用来计算打点p时小车速度的大小，可以这样计算的理由是： 这样计算得到的结果与真实值相比（选填“偏大”或“偏小） (2）从纸带上选取若干点进行测量和计算，得出这些点对应的速度v和时刻t,如下表： 请根据实验数据作出小车的v-t图像。 (3）通过对实验结果的分析，可以得到实验结论：8（5分）（2013河南省南阳市期末）因为手边没有天平，小王同学思考如何利用一已知劲度系数为k的弹簧和长度测量工具来粗测一小球的质量他从资料上查