高中物理力学实验习题含答案解析
高中物理力学实验习题含答案解析
力学实验
第一部分五年高考题荟萃
2009年高考新题
一、选择题
1.（09·广东理科基础·17）一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。下列表述正确的是（ B ）A．a的原长比b的长
B．a的劲度系数比b的大
C．a的劲度系数比b的小
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比
解析：图象中的斜率表示劲度系数，可知a的劲度系数比b的大，B 正确；与l的截据表示原长则a的原长比b的短，A错。
2.（09·广东理科基础·18）“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为
高50Hz)，得到如图8所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是
（ C ）
A．实验时应先放开纸带再接通电源
B．(S6一S1)等于(S2一S1)的6倍
C．从纸带可求出计数点B对应的速率
D．相邻两个计数点间的时间间隔为0．02s
解析：在“研究匀变速直线运动”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带，A错。根据相等的时间间隔内通过的位移有xM?xN?(M?N)at，可知(S6一S1)等于(S2一S1)的5倍，B错。根据B点为A与C的中间时刻点有vB?2xAC，C对；由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出,所以时间间隔为0.1s，D错。2t
3.（09·全国卷Ⅰ·23）（10分）某同学为了探究物体在斜面上的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：
①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；
②用直尺测量AB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；
③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t1
④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值；
⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cos?；
⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，做出f-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）：
①斜面倾角的余弦cos?= ；
②滑块通过光电门时的速度v= ；
③滑块运动时的加速度a= ；
④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= 。
答案：（1）①cos??s2?(h1?h2)2dh1?h2d2d2
?m；②；③a?；④mg；（2）3.62cm 22s22ss
解析：(1)物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动,受重力、支持力、滑动摩擦力,如图所示①；根据三角形关系可得到
cos??s2?(h1?h2)2xdv2v2
,②根据v??③根据运动学公式x?,有s?,即有t2a2as
h1?h2d2d2
a??m；④根据牛顿第二定律mgsin??f?ma,则有f?mg；(2) 在游标卡尺中，主22s2s2s尺上是3.6cm，在游标尺上恰好是第1条刻度线与主尺对齐，再考虑到卡尺是10分度，所以读数为3.6cm+0.131mm=3.61cm或者3.62cm 也对。
4.（09·全国卷Ⅱ·23）（13分）某同学得用图1所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图2所示。图2中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3
之间的水平距离相等。
／s）完成下列填空：（重力加速度取9.8m
（1）设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3，从图2中可读出y1?y2=____①_____m，y1?y2=____②______m，x1?x2=____③______m（保留两位小数）。
（2）若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动。利用（1）中读取的数据，求出小球从P1运2
／s（均可用根号动到P小球抛出后的水平速度为________⑤
__________m2所用的时间为______④__________s，
表示）。
（3）已测得小球抛也前下滑的高度为0.50m。设E1和E2分别为开始下滑时和抛出时的机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失，E1?E2?100%=________⑥__________%（保留两位有效数字）E1 答案：①0.61；②1.61；③0.60；④0.20；⑤3.0；⑥8.2；
解析：本题考查研究平抛运动的实验.由图可知P1到P2两点在竖直方向的间隔为6格, P1到P3两点在竖直方向的间隔为16格所以有
y1?y2=0.60m.y1?y3=1.60m. P1到P2两点在水平方向的距离为6个格，则有x1?x2=0.60m.
(2)由水平方向的运动特点可知P1到P2 与P2到P3的时间相等,根据?x?at,解得时间约为0. 2s,则有2
vo?x0.60??3.0m/s t0.2
12mvo=4.5m,则根据2(3)设抛出点为势能零点,则开始下滑时的机械能为E1=mgh=mg/2,抛出时的机械能为E2=
E1?E2?0.082。E1
5.（09·上海物理·17）（6分）如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是
_________________________________。
②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是
A．小车与轨道之间存在摩擦
C．所挂钩码的总质量太大B．导轨保持了水平状态D．所用小车的质量太大
答案：（1）小车的总质量，小车所受外力，
（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C，
解析：（1）因为要探索“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受外力；
mg?Ma（2）由于OA段a-F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：
得a?mgFmg?，而实际上a??，可见AB段明显偏离直线是由于没有满足M>>m造成的。MM(M?m)
6.（09·上海物理·18）（6分）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
gkmg
，（2）p＋（3）偏小，02h4Sh，
解析：小球从B 点飞出后做平抛运动，则有l?v0t，h?
12gt联立解得v0?2(P?P1212gmgl220)S4h)Sx?mv?ml?l?x，可知直线的斜率能定理可得：(P?P即：00
222h4hmgk?
(P?P0)S4hkmg
可得P?P0?。若考虑实验中小球与玻璃管的摩擦则得到的p与实际压强相比应偏小。
4Shmg
7.（09·上海·8）小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，其装置如下图所示。在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端。小明
同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据。（ D ）
实验次数第
I
一次第
Ⅱ
二次第
Ⅲ
三次第
Ⅳ
四次
则以下表述正确的是
①四个挡光片中，挡光片I的宽度最小②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小
③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度A．①③
B．②③
C．①④
D．②④
0.05850 0.11662 0.17464 0.23044
不
通过光电门的
同的
时间
挡
（s）
光片
0.347 0.344 0.343 0.342 （速度
m/s）
8.（09·山东·23）(12分)请完成以下两小题。（1）某同学在家中尝试验证平行四边
形定则，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小事物，以及刻度尺、三角
板、铅笔、细绳、白纸、钉字，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别在墙上的两
个钉子A、B上，另一端与第二条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通
过细胞挂一重物。
①为完成实验，下述操作中必需的是。
a．测量细绳的长度
b．测量橡皮筋的原长
c．测量悬挂重物后像皮筋的长度
d．记录悬挂重物后结点O的位置
②钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次实验证，可采用的方法是
答案：（1）①bcd；②更换不同的小重物；
9.（09·安徽·21. Ⅲ）（6分）探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所师，实验主要过程如下：（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、??；
（2）分析打点计时器打出的纸带，求
出小车的速度v1、v2、v3、??；
（3）作出W?v草图；
2（4）分析W?v图像。如果W?v图像是一条直线，表明∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v、W∝
v3、W
以下关于该试验的说法中有一项不正确，它是___________。．．．
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、??。所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、??橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、??实验时，橡皮筋对小车
做的功分别是2W、3W、??。
B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。
C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。
D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。III答案：D。
解析：本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系。这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度，而不整个过程的平均速度，所以D 选项是错误的。
10.（09·天津·9）（3）如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从
静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力和速度。
①所需器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，
此外还需（填字母代号）中的器材。
A.直流电源、天平及砝码
B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码
D.交流电源、毫米刻度尺
②通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度，除作v-t图象外，还可作
图象，其纵轴表示的是，横轴表示的是。
v2
?h，速度平方的二分之一，重物下落的高度。（3）答案：①D，2
解析：本题考查用打点计时器测重力加速度。涉及器材的选取和用图像处理数据的方法。
①打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无关，所以不要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，选D。
v2
?h图像，其斜率也等于重力加速度。②由公式v?2gh，如绘出22
11.（09·四川·（2）气垫导轨(如图甲)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动。图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为_________、_________，两滑块的总动量大小为_________；碰撞后两滑块的总动量大小为_________。重复上述实验，多做几次。若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证。
答案：（2）0.2abs3（2分）；
0.4ab0.2abs1 (2分)；（第1、2空答案可互换）0.2ab(s1-s3)（4分）；s2（3分）
解析：（2）动量P＝mV，根据V＝S/（5T）可知两滑块碰前的速度分别为V1＝0.2S1b、V2＝0.2S3b，则碰前动量分别为0.2abs1和0.2abs3，总动量大小为aV1－aV2＝0.2ab(s1-s3)；碰撞后两滑块的总动量大小为2aV＝2a s2/（5T）＝0.4abs2。
12.（092重庆222）（19分）（1）某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作，请判断是否恰当（填“是”或“否”）。
①把单摆从平衡位置拉开约5°释放；
②在摆球经过最低点时启动秒表计时；
③骨秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期。
该同学改进测量方法后，得到的部分测量数据见表。用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数见题22图1.该球的直径为
mm。根据表中数据可以初步判断单摆周期随的增大而增大。
13.（09·福建·19）（18分）（1）（6分）在通用技术课上，某小组在组装潜艇模型时，需要一枚截面为外方内圆的小螺母，如图所示。现需要精确测量小螺母的内径，可选用的仪器有：
A.50等分的游标卡尺
B. 螺旋测微器
①在所提供的仪器中应选
用。
②在测量过程中，某同学在小螺母中空部分360°范围内选取不同的位置进行多次测量取
平均值的目的是。
14.（09·浙江·22．Ⅱ）（9分）（1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是__________（选填“甲”或“乙”）。
（2）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将(填“变大”、“不变”或“变小”)，图乙中的△t将(填“变大”、“不变”或“变小”)。
答案：Ⅰ（1）如图；
（2）150，“220V 300W”
Ⅱ（1）乙（2）2t0，变大，变大
Ⅰ.解析：本题考查多用电表和电路设计。
(1)如图所示。实验要求电压从零开始调整，滑动变阻器采用分压式接法。
U2
?320W标称300W的灯泡（2）15310=150Ω，P=R
Ⅱ.解析：本题考查游标卡尺和单摆的知识。
（1）应将待测物体正确地放在测脚中如乙图；（2）单摆1个周期遮光两次；单摆周期与小球质量、大小无关，但若改用直径变为原小球直径的2倍，周期变大，但遮光时间Δt变大。
15.（09·江苏物理·11）（10分）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。
（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.
从
比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s.（结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
砝码盘中砝码
总重力F(N)
加速度（am2s-2）
69
请根据实验数据作出a-F的关系图像
. 196 0.1.18 1.66 2.18 2.70 0.0.392 0.588 0.784 0.980 2
（3）根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因。
答案：(1) 0.16 (0.15也算对) ；（2）（见图）；（3）未计入砝码盘的重力。
解析：（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式?x?at，关键弄清公式中各个量的物理意义，?x为连续相等时间内的位移
差，t为连需相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的时间
?2间隔为t=0.1s，?x?（3.68-3.52）?10m，带入可得加速度a=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移2
差求解，得加速度a=0.15m/s2.
（2）根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，使图线倾斜程度太小也不能太大，以与水平方向夹角45°左右为宜。由此确定F 的范围从0设置到1N较合适，而a则从0到3m/s2较合适。设好刻度，
根据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点。如图所示。
（3）处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点，该交点说明当不挂砝码时，小车仍由加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的来源考虑很容易得到答案，是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，而没有考虑砝码盘的重力。
16.（09·海南物理·13）（4分）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，读出图中的示数，该金属圆片的直径的测量值为cm，厚度的测量值为mm。
答案：1.240 （2分） 1.682 （2分，填1.683的同样给分）
17.（09·广东物理·15）（10分）某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图12，他们将拉力传感器固定在小车上，用
不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相
连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、
B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可
以放置砝码。
（1）实验主要步骤如下：
①测量________和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器
上另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；
②将小车停在C点，__________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、
B时的速度。
③在小车中增加砝码，或_______________，重复②的操作。
（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量m之和，|v22－v21
| 图
12
是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所作的功。表格中△E3=__________，W3=________.(结果保留三位有效数字) （3）根据表1，请在图13中的方格纸上作出△E-W图线。表1 数据记录表
/kg
M
－
|v22
v21| E/J △
/N
F
/J
W
/(m/s)2 1
500 2 500 3 500 4 000 5 000
1.
2.84
.42
1.
.20 1
.860 0.
2.40 E3 1
.420 2 43
0.0.
1.65 .413 △.220 2 21 1.
0.76 .190 .840
1
3
.400
200 0
420
0.
0.
W
1.
答案：（1）①小车、砝码②然后释放小车③减少砝码（2）0.600 0.610
解析：（1）略；（2）由各组数据可见规律?E?
?E
12
mv2?v12，可得2
△E3=0.600；观察F-W数据规律可得数值上W=F/2=0.610; （3）在方格纸上作出△E-W图线如图所示
18.（09·广东物理·16）（4）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图16所示。金属丝的直径是______。图15中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________,其数值和单位为___________（保留三位有效数字）。
W
Rx
图16
答案：⑴电路图如图
所示
⑵③读出接入电路中的金属丝的长度
⑶1.63 电源的内阻与电阻箱
⑷0.200mm 金属丝的电阻率 1.54×10-7Ω2m
解析：依据实验器材和实验目的测量金属丝的电阻率，电路图如图所示；电路实物图如图所示，依据闭合电路欧
1r?R0?????L,可见直线的斜率k?，可知IEESES
斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属的电阻率?，其数值和单位为1.54×10-7Ω2m；姆定律得E?I（r?R0?Rx），参照题目给出的图像可得依据直线可得其斜率为1.63A-1·m-1，截距为的直径是0.200mm。
19.（09·宁夏·22）（4分）某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d，示数如图。由图可读出l= cm, d= mm
r?R0，则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为（r?R0）；金属丝E
答案：2.25 6
2008年高考力学实验
1.（08年全国卷1）如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A