(2011-2020)十年高考物理真题分类汇编04 实验汇编(解析版)

专题04、必修一全部实验汇 （2011-2020） 目录 题型一、处理纸袋、验证牛二定律、求摩擦因素综合类 1 题型二、验证力的平行四边形定则与弹簧劲度系数的测量 18 题型一、处理纸袋、验证牛二定律、求摩擦因素综合类 1.（2020年北京）.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A 实验中必须让木板保持匀速运动 B. 图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线 C. 最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7 D. 只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数 【考点】图像的理解，受力分析、摩擦力 【答案】C 【解析】AB．为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故AB错误； C．由图可知，最大静摩擦力约为10N，滑动摩擦力约为7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7，故C正确；D．结合滑动摩擦力的公式：， 可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。 故选C。 2.（2020北京）.在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究： （1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是：________(选填选项前的字母)。 A. 小车质量相同，钩码质量不同 B. 小车质量不同，钩码质量相同 C. 小车质量不同，钩码质量不同 （2）某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度与质量的7组实验数据，如下表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出图像______。 次数 1 2 3 4 5 6 7 0.62 0.56 0.48 0.40 0.32 0.24 0.15 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 （3）在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。请在图中画出小车受力的示意图。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：__________（选填选项前的字母）。 A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力 B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力 C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力 D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力 【考点】验证牛二定律的注意事项 【答案】 (1). B (2). (3). A 【解析】（1）为了探究加速度与质量的关系，必须控制小车所受拉力相同，而让小车的质量不同，所以钩码质量相同，故B正确。 （2）[2]数据描点和图像如图所示 （3）A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车所受重力沿斜面的分力刚好等于小车所受的摩擦力，则小车受力可等效为只受绳的拉力，故A正确； B．若斜面倾角过大，重力沿斜面的分力大于摩擦力，小车所受合力将大于绳的拉力，不利于简化“力”的测量，故B错误； C．由牛顿第二定律可知，无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都大于绳的拉力，故C错误； D．当小车的质量远大于砂和桶的质量时，砂和桶的重力近似等于绳的拉力，故D错误。故选A。 3.（2020年浙江1月）.在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中 （1）都是通过分析纸带上的点来测量物理量，下列说法正确的是______ A.都需要分析打点计时器打下的第一个点 B.都不需要分析打点计时器打下的第一个点 C.一条纸带都只能获得一组数据 D.一条纸带都能获得多组数据 （2）如图是两条纸带的一部分，A、B、C、…、G是纸带上标出的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出。其中图_____（填“甲”或“乙”）所示的是用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”的实验纸带。“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小车的加速度大小a=_____m/s2（保留2位有效数字）。 （3）在用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中，平衡阻力后，小车与橡皮筋组成的系统在橡皮筋恢复形变前机械能_____（填“守恒”或“不守恒”）。 【考点】处理纸袋、公式法求加速度、验证牛二定律得实验步骤以及注意事项 【答案】 (1). BC (2). 甲 (3). 0.40 (4). 不守恒 【解析】 （1）AB．在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中均不需要打下的第一个点，前者主要利用纸带求解加速度，后者主要研究两点间的动能的变化，无需从第一个点进行研究。故A错误，B正确； CD．牛顿第二定律实验探究一条纸带只能求解一个加速度，找到加速度a与质量m和合外力F的一组对应关系；动能定理探究也是从一条纸带上选择两个点作为一组数据进行过程分析，故C正确，D错误。 （2）甲图中纸带后边是匀速直线运动，说明甲图应为用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验，对乙纸带采用逐差法求解加速度： （3）4小车与橡皮筋在运动过程中，除了斜面的摩擦力外还会受到空气的阻力作用，故平衡摩擦力运动过程中机械能不守恒。 4.（2020全国2）.一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。 令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h0=0.590 m，下降一段距离后的高度h=0.100 m；由h0下降至h所用的时间T=0.730 s。由此求得小球B加速度的大小为a=_______m/s2（保留3位有效数字）。 从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0 g和150.0 g，当地重力加速度大小为g=9.80 m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a′=_______m/s2（保留3位有效数字）。 可以看出，a′与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：__________。 【答案】：运动分析、受力分析、牛二定律 【答案】 (1). 1.84 (2). 1.96 (3). 滑轮的轴不光滑，绳和滑轮之间有摩擦（或滑轮有质量） 【解析】①有题意可知小球下降过程中做匀加速直线运动，故根据运动学公式有 代入数据解得a=1.84m/s2； ②根据牛顿第二定律可知对小球A有 对小球B有 带入已知数据解得； ③在实验中绳和滑轮之间有摩擦会造成实际计算值偏小。 5.（2019全国1）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是 点，在打出C点时物块的速度大小为 m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为 m/s2（保留2位有效数字）。 【考点】刻度尺的读数、平均速度的求法、逐差法求加速度 【答案】： (1). A (2). 0.233 (3). 0.75 【解析】从图像观察可知从点A 到点E 纸袋的上各点的间距逐渐增大，根据题意物体的运动为匀加速运动，所以A点是最先打下的点； 根据运动学相关知识可知中间时刻的瞬时速度等于物体的平均速度，C 点是BD 段的中间时刻，所以只需求得BD 段的平均速度即为C 点的瞬时速度得； 设AB 为、BC为、CD为、DE为根据逐差法可知物块下滑的加速度： 6.（2019全国2）如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源，纸带等。回答下列问题： （1）铁块与木板间动摩擦因数μ= （用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示） （2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ=30°。接通电源。开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。图中的点为计数点（每两个相邻的计数点间还有4个点未画出）。重力加速度为9.8 m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为 （结果保留2位小数）。 【考点】：公式法求加速度、牛二定律、滑动摩擦力 【答案】 (1). (2). 0.35 【解析】：对铁块受力分析结合牛二定律得： 可求得解得：，所以只需求得铁块运动的加速度大小即可求得摩擦因素； 分别假设第一个计数点与第二个计数点的间距为S1第二个计数点与第三个计数点的间距为S2依次类推第六个计数点与第7个计数点之间的间距S7，结合公式法可求得物体的加速度： 代入2式得： 7.（2015全国2）某学生用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图（b）所示，图中标出了5个连续点之间的距离。 （1）物块下滑时的加速度a=m/s2，打C点时物块的速度v=m/S; （2）已知重力加速度大小g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是 （填正确答案标号） A 物块的质量 B 斜面的高度 C 斜面的倾角 【考点】：逐差法求加速度、摩擦因素的求解、牛二定律 【答案】（1）3.25；1.79；(2)C 【解析】：试题分析：（1）根据纸带数据可知：加速度； 打点C点时物块的速度 （2）由牛顿第二定律得：加速度，所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角。 8.（2017全国2）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。 实验步骤如下： ①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑； ②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间∆t； ③用∆s表示挡光片沿运动方向的长度（如图（b）所示），表示滑块在挡光片遮住光线的∆t时间内的平均速度大小，求出； ④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③； ⑤多次重复步骤④； ⑥利用实验中得到的数据作出-∆t图，如图（c）所示。 完成下列填空： （1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和∆t的关系式为= 。 （2）由图（c）可求得，vA= cm/s，a=