【高中物理】高考力学实验试题

高考力学实验试题一、选择题（10分）某同学设计了一个测量物体质量的装置，如图9所示，其中P是光滑水平面，A是质量为M的带夹子的已知质量金属块，Q是待测质量的物体（可以被A上的夹子固定）．已知该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为kmT2（数量级为100s）,其中m是振子的质量，K是与弹簧的劲度系数有关的常数．（1）为了达到实验目的还需要提供的实验器材是：____________；（2）写出所需测量的物理量（用字母表示），并简要地写出测量方法①__________________________________________________________；②；（3）用所测物理量和已知物理量求解待测物体质量的计算式为m=；12．（1）为了达到实验目的还需要提供的实验器材是：___秒表___；（2）写出所需测量的物理量（用字母表示），并简要地写出测量方法①不放Q时用秒表测出振子振动N的时间t1；②将Q固定在A上，用秒表测出振子振动N的时间t2；（3）用所测物理量和已知物理量求解待测物体质量的计算式为m=Mttt212122；5、探究能力是物理学研究的重要能力之一。物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能，转动动能的大小与物体转动的角速度有关。为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系。某同学采用了下述实验方法进行探索：如右图先让砂轮由动力带动匀速旋转测得其角速度ω，然后让砂轮脱离动力，由于克服转轴间摩擦力做功，砂轮最后停下，测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n，通过分析实验数据，得出结论。经实验测得的几组ω和n如下表所示：ω/rad·s－10.51234n5.02080180320Ek/J另外已测得砂轮转轴的直径为1cm，转轴间的摩擦力为10N。（1）计算出砂轮每次脱离动力的转动动能，并填入上表中。（2）由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为。（3）若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5rad/s，则它转过45圈后的角速度为rad/s。5、（1）0.5281832（2）2ω2（3）2QAP10、如图所示，将轻弹簧放在光滑的水平轨道上，一端与轨道的A端固定在一起，另一端正好在轨道的B端处，轨道固定在水平桌面的边缘上，桌边悬一重锤．利用该装置可以找出弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系．（1）为完成实验，还需下列那些器材？A．秒表B．刻度尺C．白纸D．复写纸E．小球F．游标卡尺（2）如果在实验中，得到弹簧压缩量x和小球离开桌面后的水平位移s的一些数据如下表，则得到的实验结论是．实验次序1234x/cm2.003.004.005.00s/cm10.2015.1420.1025.3010、（1）BCDE（4分）（2）弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的平方成正比（4分）9、某同学用如图甲所示的装置做验证动量守恒定律的实验，先将球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次，再把同样大小的球b放在斜槽轨道末端静止，让球a仍从原固定点由静止开始滚下，且与球b相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处留下压痕，重复10次。①为了较好地完成实验，斜槽末端必须。②本实验必须测量的物理量是____。（Ａ）斜槽轨道末端到水平地面的高度H（Ｂ）小球a、b的质量ma、mb（Ｃ）小球a、b的半径r（D）记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC（E）球a的固定释放点到斜槽轨道末端的高度差h③按照本实验方法，已知ma＞ｍb，动量守恒的验证式是：___。④某组同学在做该实验时，不小心把a、b球位置换了，即把质量较大的a球当成了被碰球，把质量较小的b球当成了入射球，如图乙所示。结果b球单独滚下时，平均落点为C′点，而b球与a球相撞后，b球和a球的平均落点分别为A′点和B′点。该同学也测得过程中的各物理量，利用这些数据能否判断碰撞中的动量是否守恒？说明理由。。ABCOahbHA′B′C′OahbH图甲图乙9、①保持水平（2分）②BD（2分）③ma·OB＝ma·OA＋mb·OC（2分）④第一种答案：不能，因为斜槽有摩擦力，b球在斜槽上往返运动后，再作平抛，其水平距离误差大。第二种答案：能，当b球在斜槽上往返运动后，虽然有摩擦力，但当实际测量、计算后，碰撞前后的动量在误差范围内，则仍可认为动量守恒。（本小题是开放题，两种回答中，能较好说明理由的，都得2分）14．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：①用天平测出两个小球的质量（分别为m1和m2，且m1m2）。②按照如图所示的那样，安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平。将一斜面BC连接在斜槽末端。③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。④将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置。⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离。图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。根据该同学的实验，回答下列问题：（1）小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的_____点，m2的落点是图中的_____点。（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式______________________________，则说明碰撞中动量是守恒的。（3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式____________________________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。14．（1）D、F；（4分）（2）m1(LE)1/2=m1(LD)1/2+m1(LF)1/2（4分）（3）m1LE=m1LD+m1LF（4分）15.从高空下落的雨点打在人身上并不可怕，说明其速度不会很大；一位同学猜想这可能是由于运动物体受空气阻力的大小与其速度有关，于是定下了“在其他条件相同的情况下，运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的研究课题，实验设计方案和实验过程如下．实验器材：一个顶部有一个小孔的薄壳塑料球、胶泥、天平、超声测距测速仪等．实验方法：用超声测距测速仪等仪器测量小孔向上的塑料球空中竖直下落时的下落距离、速度随时间变化的规律．实验步骤：A．用天平测量空球的质量m，B．测量球在空中下落过程中不同时刻的下落位移，将数据填入表格中，如右表所示；C．用天平称出与空球质量相等的三份胶泥，每次把一份胶泥从小孔填入球中，使球的总质量分别为m2=2m，m3=3m、m4=4m；每填入一份胶泥后，让球从空中下落，记录下落过程中不同时刻的速度，由此得到总质量不同时球下落的4组速度－时间图线如坐标图所示：图线①为总质量为m时的图线，②、③、④分别是总质量为m2、m3、m4时的图线．对实验数据进行分析、归纳后，得出结论．请你为他回答下列问题：(l）表格中x处的数值为_________．(2）各条图线的共同特点是：在下落的开始阶段做________运动，最后做_________运动．(3）比较图线①和④在1.0~1.5s时间段内，两者速度随时间变化关系的差异是_________．(4)从图线可大致得出空气阻力f与速度大小的函数关系为f=_________。(5)简略地回答根据图线和有关的物理规律怎样分析出运动物体所受空气阻力与运动速度的关系.时刻（s)下落位移(m)0.00.00.40.0450.80.3991.20.7981.61.1982.0x4、图甲所示为测量电动机匀速转动时角速度的实验装置，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．在圆形卡纸的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：________________________.①使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触②接通电火花计时器的电源，使它工作起来③启动电动机，使圆形卡纸转动起来④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ω的表达式，代入数据，得出ω的测量值．(2）要得到角速度ω的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是_______A．秒表B．毫米刻度尺C.圆规D．量角器(3）写出ω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泉好接触的同时，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？______________________甲乙丙4、11、（1）①③②④（2分）（2）D（2分）（3）ω＝(1)nt,θ是n个点对应的圆心角，t是电火花计时器的打点时间间隔（3分）（4）没有影响（2分）11．（10分）学过单摆的周期公式以后，物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣，老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的方木块（如一把米尺）做成的摆（这种摆被称为复摆），如图所示。让其在竖直平面内做小角度摆动，C点为重心，板长为L，周期用T表示。甲同学猜想：复摆的周期应该与板的质量有关。乙同学猜想：复摆的摆长应该是悬点到重心的距离L/2。丙同学猜想：复摆的摆长应该大于L/2。理由是：若OC段看成细线，线栓在C处，C点以下部分的重心离O点的距离显然大于L/2。为了研究以上猜想是否正确，同学们进行了下面的实验探索：(1)把两个相同的木板完全重叠在一起，用透明胶（质量不计）粘好，测量其摆动周期，发现与单个木板摆动时的周期相同，重做多次仍有这样的特点。则证明了甲同学的猜想是_____________的（选填“正确”或“错误”）。(2)用T0表示板长为L的复摆看成摆长为L/2单摆的周期计算值（T0=2gL2/），用T表示板长为L复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表：由上表可知，复摆的等效摆长L/2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。(3)为了进一步定量研究，同学们用描点作图法对数据进行处板长L/cm255080100120150周期计算值T0/s0.701.001.271.411.551.73周期测量值T/s0.811.161.471.641.802.01理，所选坐标如图。请在坐标纸上作出T-T0图，并根据图象中反映出的规律求出2/LL等=__________（结果保留三位有效数字，其中L等是板长为L时的等效摆长T=2gL等）。11（1）错误（2）大于（3）9/711．(10分)某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中。(弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2)砝码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(N)①试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义:.②上一问所得图线的物理意义是:该弹簧的劲度k=11.答案:①根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线上。可以判定F和L间是一次函数关系。画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长。②图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比。由xFk可得k=25N/m。11、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无摩擦的．在实验室中我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和质量均为M的滑块A和B做验证动量守恒定律的实验，如图所示实验步骤如下：⑴在A上固定一质量为m的砝码，在A