2004-2013十年高考物理大全分类解析 专题48 力学创新设计性实验

1 2004 20132004 2013 十年高考物理大全分类解析十年高考物理大全分类解析 专题专题 4848 力学创新设计性实验力学创新设计性实验 1 2013 年高考重庆理综第 6 题 我国舰载飞机在 辽宁舰 上成功着舰后 某课外活动小组以 舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣 他们找来了木板 钢球 铁钉 橡皮条以 及墨水 制作了如图 6 1 图所示的装置 准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离 与被阻拦前速率的关系 要达到 实验目的 需直接测量的物理量 是钢球由静止释放时的 和在橡皮条阻拦下前进的距离 还必须增加的一种实验器材是 忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力 重力加速度已知 根据 定律 定理 可得到钢球被阻拦前的速率 2 2013 全国新课标理综 II 第 22 题 8 分 某同学利用下 述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究 一轻质弹簧放置在光 滑水平桌面上 弹簧左端固定 右端与一小球接触而不固连 弹簧处于原长时 小球恰好桌面边缘 如图 a 所示 向左 推小球 使弹簧压缩一段距离后由静止释放 小球离开桌面后 落到水平地面 通过测量和计算 可求得弹簧被压缩后的弹性势能 回答下列问题 1 本实验中可认为 弹簧被压缩后的弹性势能 Ep 与小球抛出时的动能Ek相等 已知重力加速 度大小为 g 为求得 Ek 至少需要测量下列物理量中的 填正确答案标号 A 小球的质量 2 B 小球抛出点到落地点的水平距离 s C 桌面到地面的高度 h D 弹簧的压缩量 x E 弹簧原长l0 2 用所选取的测量量和已知量表示Ek 得Ek 3 图 b 中的直线是实验测量得到的 s x 图线 从理论上可推出 如果 h 不变 m 增加 s x 图线的斜率会 填 增大 减小 或 不变 如果 m 不变 h 增加 s x 图 线的斜率会 填 增大 减小 或 不变 由图 b 中给出的直线关系和Ek的表达 式可知 Ep 与 x 的 次方成正比 面到地面的高度 h 根据动能公式 为求得 Ek 还需要测量小球的质量 m 所以正确选 3 2003 2012 年高考题 1 2012 海南物理 水平放置的轻弹簧 一端固定 另一端与小滑块接触 但不粘连 初始 时滑块静止于水平气垫导轨上的 O 点 如图 a 所示 现 利用此装置探究弹簧的弹性势能Ep与其压缩时长度的改变 量 x 的关系 先推动小滑块压缩弹簧 用米尺测出 x 的数值 然后将小滑块从静止释放 用计时器测出小滑块从 O 点运动 至气垫导轨上另一固定点 A 所用的时间 t 多次改变 x 测得的 x 值及其对应的 t 值如下表所示 表中的值是根据 t 值计算得出的 t 1 1 根据表中数据 在图 b 中的方格纸上作 x 图线 t 1 4 2 回答下列问题 不要求写出计算或推导过程 已知点 0 0 在 x图线上 从 x图线看 与x是什么关系 t 1 t 1 t 1 从理论上分析 小滑块刚脱离弹簧时的动能 Ek与是什么关系 t 1 当弹簧长度改变量为 x 时 弹性势能与相应的 Ek是什么关系 综合以上分析 Ep与 x 是什么关系 答案 1 x图线如图 t 1 2 与 x 成正比 t 1 Ek与 2成正比 Ep Ek t 1 Ep与 x2成正比 2 2012 山东理综 某同学利用图甲所示的实验装置 探 究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引 下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在 桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开 始 每 5 个点取 1 个计数点 相邻计数点间的距离如 图议所示 打点计时器电源的频率为 50Hz 5 通过分析纸带数据 可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 计数点 5 对应的速度大小为 m s 计数点 6 对应的速度大小为 m s 保留三位 有效数字 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用a g来计算物块与桌面间的动摩擦因 数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 填 偏大 或 偏小 2 答案 6 7 或 7 6 1 00 1 20 2 00 偏大 解析 由于 7 8 之间距离小于 6 7 之间距离 所以可判断物块在相邻计数点 6 和 7 3 2010 江苏物理 为了探究受到空气阻力时 物体运动速度随时间的变化规律 某同学采用 了 加速度与物体质量 物体受力关系 的实验装置 如图 4 所示 实验时 平衡小车与木板之间的摩擦 力后 在小车上安装一薄板 以增大空气对小车运动 的阻力 1 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 2 从纸带上选取若干计数点进行测量 得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表 时间t s 00 501 001 502 002 50 速度 0 120 190 230 260 280 29 6 v m s 1 请根据实验数据作出小车的v t图象 3 通过对实验结果的分析 该同学认为 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v t图 象简要阐述理由 4 2010 全国理综 I 图 1 是利用激光测转速的原理示意图 图中圆盘可绕固定轴转动 盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料 当盘转到某一位置时 接收器可以接收到反光涂层 所反射的激光束 并将所收到的光信号转变成电信号 在示波器显示屏上显示出来 如图 2 所示 7 1 若图 2 中示波器显示屏横向的每大格 5 小格 对应的时间为 5 00 10 2 s 则圆盘的 转速为 转 s 保留 3 位有效数字 2 若测得圆盘直径为 10 20 cm 则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 cm 保 留 3 位有效数字 5 2009 上海 利用图 a 实验可粗略测量人吹气产生的压强 两端开口的细玻璃管水平放 置 管内塞有潮湿小棉球 实验者从玻璃管的一端 A 吹气 棉球从另一端 B 飞出 测得玻璃管内 部截面积 S 距地面高度 h 棉球质量 m 开始时的静止位置与 管口 B 的距离 x 落地点 C 与管口 B 的水平距离l 然后多次改 变 x 测出对应的l 画出l2 x 关系图线 如图 b 所示 并 由此得出相应的斜率 k 1 若不计棉球在空中运动时的空气阻力 根据以上测得的物理量可得 棉球从 B 端飞出的速度v0 2 假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值 不计棉球与管壁的 摩擦 重力加速度 g 大气压强 p0均为已知 利用图 b 中拟合直线的斜率 k 可 8 得 管内气体压强 p 3 考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦 则 2 中得到的 p 与实际压强相比 填偏大 偏小 答案 1 l 2 p0 3 偏小 2 g h4 kmg Sh 6 2008 四川理综 22 9 分 一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动 盘边缘上 固定一竖直的挡光片 盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过 如图 1 所 示 图 2 为光电数字计时器的示意图 光源A中射出的光可照到B中的接收器上 若A B间 的光路被遮断 显示器C上可显示出光线被遮住的时间 9 挡光片的宽度用螺旋测微器测得 结果如图 3 所示 圆盘直径用游标卡尺测得 结果如图 4 所 示 由图可知 挡光片的宽度为 mm 圆盘的直径为 cm 若光电数字计时器所显示的时间为 50 0 ms 则圆盘转动的角速度为 弧度 秒 保留 3 位有效数字 7 2007 江苏物理 如图 a 质量为 的滑块 放在气垫导轨 上 为位移传感器 它能 将滑块 到传感器 的距离数据实时传送到计算机上 经计算机处理后在屏幕上显示滑块 的位 移 时间 s t 图象和速率 时间 v t 图象 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 h 取重力加速度 g 9 8m s2 结果可保留一位有效数字 现给滑块 一沿气垫导轨向上的初速度 的 v t 图线如图 b 所示 从图线可得滑块 下 10 滑时的加速度 a m s2 摩擦力对滑块 运动的影响 填 明显 不可忽略 或 不明显 可忽略 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 将气垫导轨换成滑板 滑块 换成滑块 给滑块 一沿滑板向上的初速度 的 s t 图线如图 c 图线不对称是由于 造成的 通过图线可求得滑板的倾角 用反三角函数表示 滑块与滑板间的动摩擦因数 11 8 2005上海物理 7分 科学探究活动通常包括以下环节 提出问题 作出假设 制定计划 搜集证据 评估交流等 一组同学研究 运动物体所受空气阻力与运动速度关系 的探究过 程如下 A 有同学认为 运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关 B 他们计划利用一些 小纸杯 作为研究对象 用超声测距仪等仪器测量 小纸杯 在空中 直线下落时的下落距离 速度随时间变化的规律 以验证假设 C 在相同的实验条件下 同学们首先测量了单只 小纸杯 在空中下落过程中不同时刻的下 落距离 将数据填入下表中 图 a 是对应的位移一时间图线 然后将不同数量的 小纸杯 叠放在一起从空中下落 分别测出它们的速度一时间图线 如图 b 中图线l 2 3 4 5所 示 D 同学们对实验数据进行分析 归纳后 证实了他们的假设 回答下列提问 1 与上述过程中A C步骤相应的科学探究环节分别是 2 图 a 中的AB段反映了运动物体在做 运动 表中X处的值为 3 图 b 中各条图线具有共同特点 小纸杯 在下落的开始阶段做 运动 最后 小纸杯 做 运动 4 比较图 b 中的图线l和5 指出在1 0 1 5s时间段内 速度随时间变化关系的差异 时间 s 下落距离 m 0 00 000 0 40 036 0 80 469 1 20 957 1 61 447 2 0X 12 速运动 图线5反映纸杯依然在做加速度减小的加速运动 解析 由于解析 由于 小纸杯 1 0s之后做匀速运动 由 解得X 1 937 1 447 0 957 1 6 1 2 1 447 2 0 1 6 X 9 02 广东 一个有一定厚度的圆盘 可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动 用下面的方法测 量它匀速转动的角速度 实验器材 电磁打点计时器 米尺 纸带