【新高考】2012-2020浙江省高考物理专项分类汇编专题18 力学实验 题目+答案

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专题18 力学实验
1、(浙江.2012)9．（10分）在“探究求合力的方法”实验中，先有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤．
（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到实验数据如下表：
弹力F（N） 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50
伸长量x（10﹣2m） 0.74 1.80 2.80 3.72 4.68 5.58 6.42
用作图法求得该弹簧的劲度系数k=　 　N/m；
（2）某次试验中，弹簧秤的指针位置所示，其读数为　 　N，同时利用（1）中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请在答题纸上画出这两个共点力的合力F合；
（3）由图得到F合=　 　N．
2、(浙江.2013)21． (10分)如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上．一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点．
(1)任选一条纸带读出b、c两点间距离为________；
(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为________，纸带①和②上c、e两点间的平均速度v①________v②(填“大于”、“等于”或“小于”)；
(3)图中________(填选项)．
A．两条纸带均为用装置甲实验所得
B．两条纸带均为用装置乙实验所得
C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得
D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得
3、(浙江.2014)21． 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究．
第21题图1
钩码数 1 2 3 4
LA/cm 15.71 19.71 23.66 27.76
LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.36
第21题表1
(1)某次测量如图2所示，指针示数为________ cm.
(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表1.用表1数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为____ N/m(重力加速度g取10 m/s2)．由表Ⅰ数据________(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．
第21题图2
4、(浙江.2015)21．（10分）甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
（1）上图中A、B、C、D_???Eè?¨?¤?é?¨???_实验器材，甲同学需在图中选用的器材_____________；乙同学需在图中选用的器材___________。（用字母表示）
（2）乙同学在实验室选_é?????é????¨??????_，经正确操作获得如图所示的两条纸带①和②。纸带__________的加速度大（填①或者②），其加速度大小为____________.
5、（2016?浙江）8．（10分）某同学在“探究弹簧和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500N/m．如图1所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验．在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下，
（1）若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是　 　N（图2中所示），则弹簧秤b的读数可能为　 　N．
（2）若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数是　 　、弹簧秤b的读数　 　（填“变大”、“变小”或“不变”）．
6、(浙江.2017)17.在研究“平抛运动”实验中，(1)图1是横档条，卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端时的 。
A.球心 B.球的上端 C.球的下端
在此实验中，下列说法正确的是 。（多选）
A. 斜槽轨道必须光滑 B.记录的点应适当多一些
C.用光滑曲线把所有的点连接起来D.y轴的方向根据重垂线确定
（2）图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以判断实验操作错误的是 。
A.释放小球时初速度不为零 B.释放小球的初始位置不同 C.斜槽末端切线不水平
（3）图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是_______。
7、(浙江.2018)17．（5分）（1）用图1所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验时，除了图中已给出的实验器材外，还需要的测量工具有_______（填字母）；
A． 秒表 B． 天平 C．刻度尺 D．弹簧测力计
（2）用图2所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时，释放重物前有以下操作，其中正确的是_______（填字母）；
A．将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上
B．手提纸带任意位置
C．使重物靠近打点计时器
（3）图3是小球做平抛运动的频闪照片，其上覆盖了一张透明的方格纸。已知方格纸每小格的边长均为0.80cm。由图可知小球的初速度大小为______m/s（结果保留两位有效数字）
8、(浙江.2019)17.（5分）采用如图1所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。
（1）实验时需要下列哪个器材______
A、弹簧秤 B、重锤线 C、打点计时器
（2）做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨 迹。下列的一些操作要求，正确的是______（多选）
A、每次运动由同一位置静止释放小球
B、每次必须严格地等距离下降记录小球位置
C、小球运动时不应与木板上的白纸接触
D、记录的点应适当多一些
（3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如 图2所示的频闪照片。在测得、后，需要验证的关系是______。已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是______。
A、 B、 C、 D、
9、(浙江.2020)17.做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下：
（ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
（ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；
（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到的关系。
①实验获得如图所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小_____（保留两位有效数字）；
②需要满足条件的方案是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作图象时，把作为F值的是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。
10、(浙江.2020)18.某同学用单摆测量重力加速度，
①为了减少测量误差，下列做法正确的是_____（多选）；
A．摆的振幅越大越好
B．摆球质量大些、体积小些
C．摆线尽量细些、长些、伸缩性小些
D．计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处
②改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图象如图所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是_____。
A．测周期时多数了一个周期
B．测周期时少数了一个周期
C．测摆长时直接将摆线的长度作为摆长
D．测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长
专题18 力学实验 参考答案
1、(浙江.2012)9．
解：（1）根据描点法作出图象如图所示：
根据图象得：k==55N/m
（2）弹簧秤的读数为：F=2+0.20N=2.20N
根据力的图示法，作出两个分力，2.20N和2.50N，以这两个边为邻边，作出平行四边形，对角线即为合力．
（3）根据图象及比例尺得出合力的大小F合=3.3N
故答案为：55；2.20；3.3
2、(浙江.2013)21．(1)2.10 cm或2.40 cm(±0.05 cm，有效数字不作要求)
(2)1.13 m/s或1.25 m/s(±0.05 cm/s，有效数字不作要求)　小于　(3)C
解：(1)纸带①，b点读数约为3.90 cm，c点读数约为6.00 cm，b、c间距离约为2.10 cm.纸带②，b点读数约为4.10 cm，c点读数约为6.50 cm，b、c间距离约为2.40 cm.
(2)c、e间的平均速度＝，纸带①中对应的约为1.13 m/s，纸带②中对应的约为1.25 m/s.
(3)纸带①中两计时点间的距离越来越大，说明小车一直在加速，所以是用装置甲实验所得．纸带②中d点以后的计时点间的距离不变，说明小车先加速后匀速，所以是用装置乙实验所得．
3、(浙江.2014)21. [答案] (1)(15.95～16.05)cm，有效数字位数正确
(2)(12.2～12.8) N/m　能
解： (1)由图2可知刻度尺能精确到0.1 cm，读数时需要往后估读一位．故指针示数为16.00±0.05 cm.
(2)由表1中数据可知每挂一个钩码，弹簧Ⅰ的平均伸长量Δx1≈4 cm，弹簧Ⅱ的总平均伸长量Δx2≈5.80 cm，根据胡克定律可求得弹簧Ⅰ的劲度系数为12.5 N/m，同理也能求出弹簧Ⅱ的劲度系数．
4、(浙江.2015)21．答案：（1）AB；BDE（2）① （2.50.2）m/s2
解：（1）“验证机_??°è??????????????_”实验，需要在竖直面上打出一条重锤下落的纸带，即可验证，故选仪器AB；“探究加速度与力、质量的关系”实验需要钩码拉动小车打出一条纸带，故选BDE．
（2）纸带①中前_???l???2??????_第2、3点的位移差为连续相等时间内位移差Δx1=(32.40–30.70)–(30.70–29.10)=0.1(cm)；纸带①中前第l、2点与第2、3点的位移差为连续相等时间内位移差Δx2=(31.65–29.00)–(29.00–27.40)=0.05(cm)；由匀变速直线运动Δx=aT2，可知纸带①加速度大为a=Δx/T2=2.5m/s2．
5、（2016?浙江）8.
解：（1）根据胡克定律可知，F=kx=500×0.01=5N；
根据弹簧秤的读数方法可知，a的读数为3.00N；两弹簧秤夹角为90°，则可知，b的读数为：F==4.00N；
（2）若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角；如图所示；则可知两弹簧秤的示数均变大；
故答案为：（1）3.00，4.00；（2）变大；变大．
6、(浙江.2017)17.答案：（1）B BD （2）C （3）B
解：（1）题干中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点点.所以坐标原点也应选为球的上端.选 ； B;斜槽轨到不必光滑，A错.记录的点i适当多一点，以便更准确的描出平抛轨迹.；B对.为比较准确地描出小球运动的轨迹.将这些点平滑连接起来，C错，用中垂线确定Y轴坐标，D对。
（2）由图可知，小球做斜抛运动.所以斜槽末端没有水平放置，选C。
（3）A没有水流出，c'随着液面降低，压力减小，水柱流速不断减小，C错只有B瓶内能维持相对稳定的压强，水柱流速稳定，选择B。
7、(浙江.2018)17．答案：（1）C （2）AC （3）0.66~0.74
解：（1）实验“探究功与速度变化的关系”使用打点计时器测速度，不需要秒表，故A错误；因为运动中质量不变，在找关系时不需要天平测质量，B错误；由纸带上的点计算速度需要用刻度尺测量计数点的间距，故C正确。每次实验时橡皮筋成倍数地增加，形变量不变，功的关系不需要测力，故D错误。故选C。
（2）图2是利用自由落体运动验证机械能守恒定律，需要把两限位孔调到同一竖直线上，减小限位孔与纸带间的摩擦力，故A正确；要使重物靠近打电计时器再释放，以纸带上打出尽可能多的点，B错误C正确。故选AC。
（3）由图可知，竖直方向上，则t=0.4s
水平方向上，可解得，v0=0.70m/s
8、(浙江.2019)17.答案：B ACD x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1 D
解：（1）做“研究平抛物体的运动”实验时，需要木板、小球、斜槽、铅笔、图钉、白纸、米尺、重垂线。米尺的作用是能读出轨迹上某点的坐标。重垂线的作用是确保木板与白纸是在竖直面内，使其与小球运动平面平行。时间可以通过竖直方向做自由落体运动去求解，故不需要弹簧秤与打点计时器，故AC错误，B正确。
（2）A、因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度。故A正确。
B、记录小球经过不同高度的位置时，每次不必严格地等距离下降，故B错误；
C、做平抛运动的物体在同一竖直面内运动，固定白纸的木板必须调节成竖直，小球运动时不应与木板上的白纸相接触，以免有阻力的影响，故C正确。
D、要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故D正确。
故选：ACD。
（3）因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，
竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，所以x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1，
用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是所测的长度越来误差越小，则为v=，故ABC错误，D正确；
故答案为：（1）B；（2）ACD；（3）x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1，D。
从“研究平抛运动”实验的原理出发即可求解；
保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线；平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，比较竖直方向上下落相同位移的时间关系，从而比较出水平位移的关系。
9、(浙江.2020)17.答案： (1). 0.18～0.19 (2). 甲 (3). 甲和乙
解：①[1]．打点计时器打点周期
由匀加速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，在打d点时小车的速度
②[2][3]．在图甲的实验方案中，由托盘和砝码的重力提供拉力，让小车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得
则
则绳子对小车的拉力
当时，绳子拉力近似等于托盘和砝码的重力。
故甲需要满足。
在图乙的实验方案中，挂上托盘和砝码，小车匀速下滑，设斜面的倾斜角为，斜面和纸带对小车的摩擦力或阻力总和为f，则有
取下托盘和砝码，小车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得
即
故乙方案中，不需要满足
在甲乙方案中，均用托盘和砝码的重力mg作为小车匀加速的直线运动的合力及F。
10、(浙江.2020)18.答案： (1). BC (2). C
解：①[1]．A．单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大，一般不能超过5°，否则单摆将不做简谐振动，故A做法错误；
B．实验尽量选择质量大的、体积小的小球，减小空气阻力，减小实验误差，故B做法正确；
C．为了减小实验误差，摆线应轻且不易伸长的细线，实验选择细一些的、长度适当、伸缩性小的绳子，故C做法正确；
D．物体再平衡位置（最低点）速度最大，计时更准确，故D做法错误。
②[2]．单摆的周期
即
但是实验所得没过原点，测得重力加速度与当地结果相符，则斜率仍为；则
故实验可能是测量是直接将摆线的长度作为摆长了。
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