专题17 力学实验-2015年高考物理母题题源系列.doc

【母题来源一】 2015年新课标二第22题【母题原题】22（6分）某学生用图（a）琐事的实验装置测量物块与斜面的懂摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的只带的一部分如图（b）所示，图中标出了5个连续点之间的距离。（1）物块下滑是的加速度a= m/s2；打点C点时物块的速度v= m/s；（2）已知重力加速度大小为g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是 （填正确答案标号）。A物块的质量 B斜面的高度 C斜面的倾角来源:Z+xx+k.Com【母题来源二】 2015年山东卷第21题【母题原题】21. 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。如图甲所示，将环形橡皮筋一端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0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F（N）00.501.001.052.002.50l （cm）l010.9712.0213.0013.9815.05找出中F=2.50N时橡皮筋两端的位置，重新记为、，橡皮筋的拉力记为。在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，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FOA，OB段的拉力记为FOB。完成下列作图和填空：（1）利用表中数据在给出的坐标纸上（见答题卡）画出Fl图线，根据图线求得l0=_cm。（2）测得OA=6.00cm，OB=7.60cm，则FOA的大小为_N。（3）根据给出的标度，在答题卡上作出FOA和FOB的合力的图示。（4）通过比较与_的大小和方向，即可得出实验结论。【答案】（1）10.00；（2）1.80；（3）如图；（4）FOO【解析】（1）做出F-l图像，求得直线的截距即为l0，可得l0=10.00cm ；【命题意图】考查本题主要是纸带问题，逐差法求加速度；一段平均速度等于中点的瞬时速度是经常考的，必须掌握的；验证力的平行四边形法则，涉及弹簧的劲度系数和弹力的计算，意在考查考生的实验能力。解答此题关键是知道等效法的实验原理，联系胡克定律进行解答.【考试方向】 1、高考对于基本仪器的读数作为基础知识考查频率较高。在力学部分，考查的实验仪器主要有弹簧测力计、秒表、螺旋测微器、游标卡尺，大多数时候是填空题，注意估读和误差分析2、力学中有多个实验都要用到打点计时器，能否正确使用打点计时器，并根据纸带进行正确的数据运算，是能否完成这些实验的关键，利用纸带直接测量的时间和位移，可以计算研究对象的瞬时速度和加速度，若结合其它物理量的测量，还可以解决与上面这些量直接有关或间接有关的问题，例如：计算动能、重力势能、动摩擦因数、功率、转速等，从而延伸出很多与纸带有关的力学实验。3、图象法是一种重要的实验数据处理方法图象具有既能描述物理规律，又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高。【得分要点】1、游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题（1）10分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有1位，20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有2位，且对齐格数不估读。（2）螺旋测微器以mm为单位，小数点后必须有3位，对齐格数要估读，同时还要注意半毫米刻度线是否露出。2、打点计时器及纸带问题的处理方法（1）打点计时器的认识和正确使用:电磁打点计时器工作电压为低压交流46 V;电火花计时器工作电压为交流220V；工作时应先接通电源，后释放纸带。（2）纸带的应用:判断物体运动性质。若x=0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动；若x不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动。（3）求解瞬时速度。利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn+1，则打n点时的速度（4）用“逐差法”求加速度:3、图象法处理数据的常用方法和技巧。图象是描述物理过程、揭示物理规律、解决物理问题的重要方法之一，用图象法处理实验数据是物理实验中最常用的方法。它的优越性表现在：能形象直观地表达物理规律，有效地减少偶然误差对结果的影响，较方便地获得未经测量或无法直接测量的物理量数值。图象法处理数据的常用方法和技巧。（1）合理选取坐标轴合理选取坐标轴就是要选择好横坐标、纵坐标所代表的物理量，确定每个物理量的单位和标度，明确坐标原点处所对应的物理量的数值。（2）抓住“斜率”做文章考查了学生运用图象处理实验数据的本领，考查学生对图线斜率意义的理解。因此只有在平时的实验过程中加强这一能力的培养和训练，才能收到以不变应万变之效。（3）在“截距”上求变化作为实验图线的描绘，如果说斜率是联系各变量的中枢神经的话，那么图象与横纵轴的交点就是那“龙”的眼睛，截距就反映这些特定状态所对应的物理量的大小。【母题1】某同学利用自己设计的弹簧弹射器测量弹簧的弹性势能装置如图所示水平放置的弹射器将质量为的静止小球弹射出去测出小球通过两个竖直放置的光电门的时间间隔为，甲、乙光电门间距为，忽略一切阻力小球被弹射出的速度大小= ，求得静止释放小球时弹簧弹性势能= ；（用题目中的字母符号表示）由于重力作用，小球被弹射出去后运动轨迹会向下有所偏转，这对实验结果 影响（选填“有”或“无”）【母题2】在“利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度”实验中，打点计时器接在50Hz低压交变电源上，某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间还有四个点）从A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示若把每一段纸带的右上端连接起来，结果得到一条倾斜的直线，如图所示，由图可知纸带做_ _运动且直线与-x方向夹角越大，说明纸带运动的加速度_（填“越大”或“越小”）来源:Z。xx。k.Com从第一个计数点A开始计时，为求出0.25s时刻纸带的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：_（填a、b、c、d、e）若测得a段纸带的长度为10.0cm，e段纸带的长度为2.0cm，则可求出加速度的大小为_m/s2【母题3】在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用交流电源的频率是50Hz，打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。（1）打点计时器的打点周期是 s。（2）图为某次实验打出的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选中的计数点（各相邻计数点之间有四个点迹）。根据图中标出的数据可知，打点计时器在打出计数点2时小车的速度大小为 m/s，小车做匀加速直线运动的加速度大小为 m/s2。（计算结果均保留2位有效数字）【母题4】（1）“验证力的平行四边形定则”实验中，部分实验步骤如下，请完成有关内容：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端拴上两根细线来源:Zxxk.ComB其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录： 、 、 ；C将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使 ，记录 ；（2）如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中coscos ；来源:学,科,网Z,X,X,K用平木板、细绳套、橡皮筋、测力计等做“验证力的平行四边形定则”的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是 。A用测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行B两细绳套必须等长C同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置D用测力计拉两个细绳套时，两拉力夹角越大越好【母题5】小谢所在的实验小组测量小车从斜面上下滑所受到的阻力大小，他利用一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图甲所示图乙是打出的纸带的一段，已量出各相邻计数点的长度分别为：S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8 已知打点计时器使用的交流电频率为f，则打下B点时小车的速度vB= ，小车下滑的加速度算式为a = （用题中所给的符号表示） 已知当地的重力加速度为g，本实验中只有毫米刻度尺，没有量角器，为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有 （要用文字及符号表示） 用加速度a及其他需要测得的量表示阻力的计算式为F阻 = 【母题6】李明同学在做“互成角度的两个力的合成”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小，如图（a）所示，（1）试在图（a）中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力.（2）有关此实验，下列叙述正确的是_.A.两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力C.两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O.这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同D.若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可（3）图（b）所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？（力F是用一只弹簧秤拉时的图示）答：_【答案】（1）如图（2）AC （3）张华做的符合实验事实【母题7】某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间，实验步骤如下：用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量m；用直尺测量A、B之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到水平桌面的垂直距离h2；将滑块从A点静止释放由光电计时器读出滑块的挡光时间t；重复步骤 数次，井求挡光时间的平均值利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cos；多次改变斜面的倾角，重复实验步骤做出f一cos关系曲线。（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）斜面倾角的余弦cos ；滑块通过光电门时的速度v ；滑块运动时的加速度a ；滑块运动时所受到的摩擦阻力f ；（2）测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示，读得d 。【母题8】某同学用如图所示的装置探究小车加速度与合外力的关系。图中小车A左端连接一纸带并穿过打点计时器B的限位孔，右端用一轻绳绕过滑轮系于拉力传感器C的下端，A、B置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上。不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量。实验时，先接通电源再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。该同学在保证小车A质量不变的情况下，通过改变P的质量来改变小车A所受的外力，由传感器和纸带测得的拉力F和加速度a数据如下表所示。AB纸带PC F/Na/（ms-2）00.6 次数12345F/N60.300.40a/（ms-2）0.080.220.370.59（1）第4次实验得到的纸带如图所示，O、A、B、C和D是纸带上的五个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，A、B、C、D四点到O点的距离如图。打点计时器电源频率为50Hz。根据纸带上数据计算出小车加速度a为 m/s2（计算结果保留小数点后两位）。在实验中， （选填“需要”或“不需要”）满足重物P的质量远小于小车A的质量。根据表中数据，在图示坐标系中做出小车加速度a与力F的关系图象。根据图象推测，实验操作中重要的疏漏是 。【母题9】某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理。（1）将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离S=_cm；（2）测量挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间t1和t2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是_；（3）该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？_（填“是”或“否”）【母题10】一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如下图甲所示，在离地面高为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的小刚球接触。将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。重力加速度为g（1）若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s，则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为 ；（2）该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据：弹簧压缩量x/cm1.001.502.002.503.003.50小球飞行水平距离s/102cm来源:学,科,网2.013.00来源:Z,xx,k.Com4.014