2011届高考物理第二轮 实验专题预测试题1

20112011 高考物理二轮复习高考物理二轮复习 力学实验专题预测力学实验专题预测 1 1 1 像打点计时器一样 光电计时器也是一种研究物体运 动情况的常用计时仪器 其结构如图所示 a b分别是光电 门的激光发射和接收装置 当有物体从a b间通过时 光电 计时器就可以显示物体的挡光时间 现利用图 9 所示装置测量 滑块和长 lm 左右的木块间的动摩擦因数 图中MN是水平桌面 Q是木板与桌面的接触点 1 和 2 是固定在木板上适当位置的 两个光电门 与之连接的两个光电计时器没有画出 此外在木板顶端的P点还悬挂着一个 铅锤 让滑块从木板的顶端滑下 光电门 l 2 各自连接的计时器显示的挡光时间分别为 2 100 5 s 和 2 100 2 s 用游标卡尺测量小滑块的宽度d 5 0cm 2 在学了自由落体运动这一部分内容后 有同学计算 若有雨滴从距地面 2 5km 高空自由 落下 到达地面时速度将超过 200m s 事实上谁也未见过如此高速的雨滴 这引发了一 些同学的思考 雨滴在下落时肯定受到了空气阻力的作用 那它究竟是如何运动的呢 有一 组同学设计了一个实验 用胶木球在水中的自由下落来模拟雨滴在空气中的下落过程 实 验中 胶木球从某一高度竖直落下 用闪光照相方法拍摄了小球在不同时刻的位置 如图 所示 1 请你根据此闪光照片定性描述出小球的运动情形 2 对于小球下落时所受的阻力 我们可以作最简单的猜想 阻力 F 与小球速度 v 即F k k为阻力常数 已知照相机的闪光频率为f 图中刻度尺的最小分度为s0 小球的质量为m 若猜想成立 则由此闪光照片及上述已知 条件可求得胶木球在水中下落时的阻力常数k 3 与打点计时器一样 光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器 其 结构如图所示 a b 分别是光电门的激光发射和接收装置 当有物体从 a b 间通过时 光电计时器就可以显示物体的挡光时间 现利用图所示装置验证机械能守恒定律 图中 AB 是固定的光滑斜面 斜面的倾角为 300 1 和 2 是固定在斜面上适当位置的两个光电门 与它们连接的光电计时器都没有画出 让滑块从斜面的顶端滑下 光电门 1 2 各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为 5 00 10 2s 2 00 10 2s 已知滑块质量为 2 00kg 滑块沿斜面方向的宽度为 5 00cm 光电门 1 和 2 之间的距离为 0 540m g 9 80m s2 取滑块经过光电门时的速度 为其平均速度 滑块通过光电门 1 时的速度 v1 m s 通过光电门 2 时的速度 v2 m s 滑块通过光电门 1 2 之间的动能增加量为 J 重力势能的减少量为 J 4 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 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 小车 计时器一个 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 1从静止开始下滑至斜面底端 2 记下所用的时间t 用米尺测量 1与 2之间的距离s 则小车的加速度 a 用米尺量出 1相对于 2的高h 设小车所受重力为mg 则小车所受的合外力 F 改变 重复上述测量 以h为横坐标 2 1 t为纵坐标 根据实验数据作图 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 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 测量此时A1点相对于斜面底端A2的高 度ho 进行 1 中的各项测量 计算与作图时用 h ho 代替h 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 5 在做 研究平抛物体的运动 的实验中 为了确定小球在不同 时刻所通过的位置 实验时用如图所示的装置 将一块平木板钉上复 写纸和白纸 竖直立于槽口前某处 使小球从斜槽上紧靠挡板处由静 止滑下 小球撞在木板上留下痕迹A 将木板向后移距离x 再使小 球从 斜槽上紧靠挡板处由静止滑下 小球撞在木板上留下痕迹B 又 将木板再向后移距离x 小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止滑下 再 得到痕迹C 若测得木板每次后移距离x 10 00cm A B间距离y1 1 50cm A C间距离y2 15 80cm g取 9 80m s2 根据以上直接测量的物理量导出测 小球初速度的公式为v0 用题中所给字母表示 小球初速度值为 m s 6 如图所示 质量不同的两个物体 A 和 B 用跨过定滑轮的细绳相 连 开始时 B 放在水平桌面上 A 离地面有一定的高度 从静止开始释放让 它们运动 在运动过程中 B 始终碰不到滑轮 A 着地后不反弹 不计滑 轮与 轴间摩擦及绳子和滑轮的质量 用此装置可测出 B 物体与水平桌面间的动摩 擦因数 在本实验中需要用到的测量工具是 需要测量的物理量是 B A 写出物理量的名称并用字母表示 动摩擦因数 的表达式为 7 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 图线如题 b 图所示 从图线 可得滑块 下滑时的加速度 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 图线如题 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 用反三角函数表示 滑块与滑板间的动摩擦因数 8 将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 如图所示是打出的纸带的一段 当电源频率为 50 Hz 时 每隔 0 1 s 取一个计数点 它们 是图中a b c d e f等点 这段时间内加速度的平均值是 取两位有效 数字 若电源频率高于 50Hz 但计算仍按 50Hz 计算 其加速度数值将 填 偏大 偏小 或 相同 为了求出小车在下滑过程中所受的阻力 除需要测出小车的质量m外 还需要测量 的物理量是 用测得的量及加速度a 表示的阻力的计算式为f C A Bh l 图 a 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 v m s 1 t s 图 b 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 3 0 0 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 s m t s 0 40 2 0 1 图 c 9 如图所示是某小球做平抛运动时所拍闪光照片的一部分 图中背景方格的实际边长 均为 5cm 横线为水平方向 竖线为竖直方向 由此可以断定 照片拍摄时 闪光的频率 为 hz 小球抛出的初速度大小是 m s 抛出点距 B 的距离为 cm g 取 10m s2 结果可保留根式 10 1 如图所示是某次实验得到的一条纸带 在 AD 段上 相邻两点间的距离已标在 图上 若所用电源频率是 50Hz 则纸带从 A 点到 D 点所用的时间为 s 这段时间内 纸带运动的平均速度为 m s 用逼近的思想可粗略求出 B 点的瞬时速度为vB m s 2 如图所示 在研究平抛运动时 小球A沿轨道滑下 离开轨道末端 末端水平 时 撞开轻质接触式开关S 被电磁铁吸住的小球B同时自由下落 改变整个装置的高度H做 同样的实验 发现位于同一高度的A B两球总是同时落地 该实验现象说明了A球在离开 轨道后 A 水平方向的分运动是匀速直线运动 B 水平方向的分运动是匀加速直线运动 C 竖直方向的分运动是自由落体运动 D 竖直方向的分运动是匀速直线运动 11 为了 探究功与物体速度变化的关系 现提供图示的器材 让小车在橡皮筋的作用下弹出后 沿木板滑行 请思考探究思路并回答下列问题 1 为了 消除摩擦力的影响应采取什么措施 2 当我们分别用同样的橡皮筋 1 条 2 条 3 条 并起来进行第一次 第二次 第三 次 实验时 每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致 我们把第一次实验时橡皮筋对 小车做的功记为 W 3 橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出 所得数据已填 在下表中 v为小车获得的最大速度 W0123456 v m s 0 000 801 101 281 531 761 89 v2 m s 2 0 000 641 211 642 343 103 57 试作出 W v2图象 并由此得出实验结论 12 某探究学习小组的同学欲验证 动能定理 他们在实验室组装了一套如图所示的 装置 另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源 导线 复写纸 纸带 小木块 细 沙 当滑块连接上纸带 用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时 释放小桶 滑块处于静止状 态 若你是小组中的一位成员 要完成该项实验 则 1 你认为还需要的实验器材有 2 实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等 沙和沙桶的 总质量应满足的实验条件是 实验时首先要做的步骤是 3 在 2 的基础上 某同学用天平称量滑块的质量 M 往沙桶中装入适量的细沙 用天平称出此时沙和沙桶的总质量 m 让沙桶带动滑块加速运动 用打点计时器记录其运 动情况 在打点计时器打出的纸带上取两点 测出这两点的间距 L 和这两点的速度大小 v1 与 v2 v1 v2 则本实验最终要验证的数学表达式为 用题中的字母表示 实验中测量得到的物理量 13 某活动小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关 系 实验室提供如下器材 A 表面光滑的长木板 长度L B 小车 C 质量为m的钩码若干个 D 方木块 备用于垫木板 E 米尺 F 秒表 1 实验过程 第一步 在保持斜面倾角不变时 探究加速度与质量的关系 实验中 通过向小车放入钩码来改变物体质量 只要测出小车由斜面顶端滑至底端用 时t 就可以由公式a 求出a 某同学记录了数据如下表所示 根据以上信息 我们发现 在误差范围内质量改变之后平均下滑用时 填 改 变 或 不改变 经过分析你得出加速度和质量的关系为 第二步 在物体质量不变时 探究加速度与倾角的关系 实验中通过改变方木块垫放 位置来调整长木板倾角 由于没有量角器 我们可以测量出木板顶端到水平面高度h 则 倾角 的正弦值 sin h L 某同学记录下高度h和加速度a如下表 L m 1 00 h m 0 100 200 300 400 50 sin h L0 100 200 300 400 50 a m s2 0 9701 9502 9253 9104 900 请先在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图 然后根据你所作的图线求出当地的重力加 速度g 进一步分析可知 光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为 2 该探究小组所采用的探究方法是 14 在 探究功与物体速度变化的关系 的实验中 1 关于功与物体速度变化的关系 你的探究结论是 A vW B 2 vW C 3 vW D vW 2 关于上述探究结论 以下说法中正确的是 A 当物体的初速度为 0 时 W表示力对物体所做的功 v表示物体获得的速度 B 当物体的初速度为 0 时 W表示力对物体所做的功 v表示物体速度的变化 C 当物体的初速度不为 0 时 W表示力对物体所做的功 v表示物体获得的速度 D 当物体的初速度不为 0 时 W表示力对物体所做的功 v表示物体速度的变化 3 再给你一架天平和砝码 你能利用本实验装置研究功与质量 速度间的关系吗 请 说说你的设想 15 某校学习兴趣小组在研究 探索小车速度随 时间变化的规律 的实验 图是某次实验得出的纸带 所用电源的频率为 50HZ 舍去前面比较密集的点 从 0 点开始 每 5 个连续点取 1 个计数点 标以 1 2 3 各计数点与 0 计数点之间的距离依次为 d1 3cm d2 7 5cm d3 13 5cm 则 1 物体做 的运动 理由是 2 物体通过 1 计数点的速度 v1 m s 3 物体运动的加速度为 a m s2 16 当物体从高空下落时 所受阻力会随物体的速度增大而增大 因此经过下落一段 d1 d2 d3 0123 距离后将匀速下落 这个速度称为此物体下落的收尾速度 研究发现 在相同环境条件下 球形物体的收尾速度仅与球的半径r和质量m有关 下表是某次研究的实验数据 小球编号 ABCDE 小球的半径 10 3m 0 50 51 522 5 小球的质量 10 6kg 254540100 小球的收尾速度 m s 1640402032 1 根据表中的数据 求出 B 球和 C 球在达到收尾速度时所受阻力之比为 2 根据表中的数据 归纳出球型物体所受的阻力f与球的速度v及球的半径r的关系 写 出其表达式为 其比例系数 k 17 气垫导轨是常用的一种实验仪器 它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气 垫 使滑块悬浮在导轨上 滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦 我们可以用带竖直挡板 C 和 D 的气垫导轨以及滑块 A 和 B 来验证动量守恒定律 实验装置如图所示 弹簧的长度 忽略不计 采用的实验步骤如下 a 用天平分别测出滑块 A B 的质量mA mB b 调整气垫导轨 使导轨处于水平 c 在 A 和 B 间放入一个被压缩的轻弹簧 用电动卡销锁定 静止放置在气垫导轨上 d 用刻度尺测出 A 的左端至 C 板的距离 L1 e 按下电钮放开卡销 同时使分别记录滑块 A B 运动时间的计时器开始工作 当 A B 滑 块分别碰撞 C D 挡板时停止计时 记下 A B 分别到达 C D 的运动时间 t1和 t2 1 实验中还应测量的物理量是 2 利用上述测量的实验数据 验证动量守恒定律的表达式是 上 式中算得的 A B 两滑块的动量大小并不完全相等 产生误差的原因是 3 利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小 如能 请写出表达式 18 小玲同学平时使用带弹簧的圆珠笔写字 她想估测里面小弹簧在圆珠笔尾端压紧 情况下的弹性势能的增加量 请你帮助她完成这一想法 1 写出实验所用的器材 2 写出实验的步骤和所要测量的物理量 用字母量表示 要求能符合 实际并尽量减少误差 3 弹性势能的增加量的表达式 Ep 19 利用单摆验证小球平抛运动规律 设计方案如图 a 所示 在悬点O正 下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 MN为水 平木板 已知悬线长为L 悬点到木板的距离OO h h L 1 将小球向左拉起后自由释放 最后小球落到木板上的C点 O C s 则小 球做平抛运动的初速度为v0 2 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 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 cos 为横坐标 得到如图 b 所示图像 则当 30 时 s为 m 若悬线长L 1 0 m 悬点到木板间的距 离OO 为 m h n 阻挡条 20 光滑斜面上有一个小球自高为h的A处由 静止开始滚下 抵达光滑的水平面上的B点时速率为v0 光滑 水平面上每隔相等的 距离设置了一个与小球运动方向垂直的阻挡条 如图所示 小球越过n条阻挡条后 停 下来 若让小球从 2h高处以初速度v0滚下 则小球能越过阻挡条的条数为 条 设小球每次越过阻挡条时损失的动能相等 22 如图甲所示为测量电动机 转动角速度的实验装置 半径不 大的圆形卡纸固定在电动机转轴 上 在电动机的带动下匀速转动 在圆形卡纸旁边垂直安装一个改装了的电火花计时器 1 请将下列实验步骤按先后排序 A 使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触 B 接通电火花计时器的电源 使它工作起来 C 启动电动机 使圆形卡纸转动起来 D 关闭电动机 拆除电火花计时器 研究卡纸上留下的一段痕迹 如图乙所示 写出角 速度 的表达式 代入数据 得出 的测量值 2 要得到 的测量值 还缺少一种必要的测量工具 它是 b 0 0 51 0 1 0 2 0 cos s2 m2 M a O C N AP O v0 B A 秒表 B 毫米刻度尺 C 圆规 D 量角器 3 写出角速度 的表达式 并指出表达式中各个物理量的意义 4 为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠 在电火花计时器与盘面保持良好接 触的同时 可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动 则卡纸上打 下的点的分布曲线不是一个圆 而是类似一种螺旋线 如图丙所示 这对测量结果有影响 吗 参考答案 6 解 1 天平 刻度尺 A距地面的高度h B在桌面上滑行的总距离s A B的质量 mA mB 2 hmsmm hm ABA A 7 解 1 6 可忽略 2 h M和h 且M h不变 3 滑动摩擦力 arcsin0 6 0 3 上滑 下滑位移大小均为 0 64m 时间分别为 0 4s 和