2010年高考物理试题分类汇编——力学实验

图1是利用激光测转的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图2所示）。

（1）若图2中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的时间为5.00×10^-2 $s$ ，则圆盘的转速为转/$s$。（保留3位有效数字）
（2）若测得圆盘直径为10.20 $cm$，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为$cm$。（保留3位有效数字）

利用图中所示的装置可以研究自由落体运动．实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会在纸带上打出一系列的小点．

(1)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有．(填入正确选项前的字母)
A．天平  B．秒表  C．米尺
(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：

（1）如图所示，在高为$h$的平台边缘抛出小球$A$，同时在水平地面上距台面边缘水平距离为$s$处竖直上抛小球$B$，两球运动轨迹在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度为$g$。若两球能在空中相遇，则小球$A$的初速度$v_A$应大于，$A$、$B$两球初速度之比$\frac{v_A}{v_B}$为。

（2）在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度的拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。
①  实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的（填字母代号）。

②  同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是（填字母代号）。

（3）要测量电压表$V_1$的内阻$R_V$，其量程为$2V$，内阻约为$2k\Omega$。实验室提供的器材有：
电流表$A$，量程$0.6A$，内阻约$0.1\Omega$；
电压表$V_2$，量程$5V$，内阻$5k\Omega$；
定值电阻$R_1$，阻值$30\Omega$；
定值电阻$R_2$，阻值$3k\Omega$；
滑动变阻器$R_3$，最大阻值$100\Omega$，额定电流$1.5A$；
电源$E$，电动势$6V$，内阻约$0.5\Omega$；
开关$S$一个，导线若干。

①有人拟将待测电压表$V_1$和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出$V_1$的电压和电流，再计算出$R_V$。该方案实际上不可行，其最主要的原因是  ；

②请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表$V_1$内阻$R_V$的实验电路。要求测量尽量准确，实验须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连好），并标出所选元件的相应字母代号；

③由上问写出$V_1$内阻$R_V$的表达式，说明式中各测量量的物理意义。

Ⅰ．（1）在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图1所示，读数为$mm$。
（2）在用单摆测定重力加速度实验中，用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径，示数如图2所示，读数为$cm$。

Ⅱ．太阳能是一种清洁、"绿色"能源。在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的$I-U$特性。所用的器材包括：太阳能电池，电源$E$，电流表$A$，电压表$V$，滑动变阻器$R$，开关$S$及导线若干。
（1）为了达到上述目的，请将图1连成一个完整的实验电路图。
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图2的$I-U$图像。由图可知，当电压小于$2.00V$时，太阳能电池的电阻 （填"很大"或"很小"）；当电压为$2.80V$时，太阳能电池的电阻约为$\Omega$。

Ⅲ．利用图示装置进行验证机械能守恒定律的试验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度$v$和下落高度$h$。某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案。

a. 用刻度尺测出物体下落的高度$h$，并测出下落时间$t$,通过$v=gt$计算出瞬时速度$v_0$.
b. 用刻度尺测出物体下落的高度$h$，并通过$v=\sqrt{2gh}$计算出瞬时速度.
c. 根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算出高度$h$.
d. 用刻度尺测出物体下落的高度$h$，根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度$v_0$。
以上方案中只有一种正确，正确的是（）（填入相应的字母）

(1)某同学利用"插针法"测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。

①此玻璃的折射率计算式为$n=$ (用图中的${\theta }_1$、${\theta }_2$表示)；

②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度(填"大"或"小")的玻璃砖来测量。
(2)(某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系。实验时，将原长约200mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量。根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量$\Delta l$与拉力$F$（）。

(3)如图所示是一些准备用来测量待测电阻阻值的实验器材，器材及其规格列表如下： 

为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。请用实线代替导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量$R_x$阻值的电路。

（1）某同学用打点计时器测量做匀速直线运动的物体的加速度，电源频率$f=50Hz$，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个技术点，因保存不当，纸带被污染，如题图所示，$A$、$B$、$C$、$D$是本次排练的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：$S_A=16.6mm$、$S_B=126.5mm$、$S_D=624.5mm$

若无法再做实验，可由以上信息推知：
①相邻两计数点的时间间隔为$s$；
②打 $C$点时物体的速度大小为$m/s$（取2位有效数字）
③物体的加速度大小为（用$S_A$、$S_B$、$S_D$和$f$表示）
（2）在探究小灯泡的的伏安法测电阻实验中，所用器材有灯泡$I$，量程恰当的电流表$A$和电压表$V$，直流电源的滑动变阻器$R$、电键$S$等，要求灯泡两端电压从$OV$表开始变化
①实验中滑动变阻器应采用接法（"分压"或"限流"）
②某同学已连接如题图所示的电路，在连接最后一根导线的$c$端到直流电源正析之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改正
A：B:

  
③分别测得两只灯泡$I_1$和$I_2$的伏安特性曲线如题图中Ⅰ和Ⅱ所示，然后将灯泡$I_1$、$I_2$与电池组（电动势和内阻均衡定）连成题22图4所示电路。多次测量后得到通过$I_1$和$I_2$的电流平均值分别为0.30$A$和0.60$A$.
 
A.在题图中画出电池组路端电压$U$和电流$I$的关系曲线。
B.由该曲线可知电池组的电动势为$V$,内阻为$\Omega$(取两位有效数字)

请完成以下两小题。
（1）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别于弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线$MN$、$PQ$，并测出间距$d_0$开始时讲模板置于$MN$处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数$F_0$,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数$F_1$，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到$PQ$处的时间$t$。

①木板的加速度可以用$d$、$t$表示为$a$=；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是（一种即可）。
②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度$a$与弹簧秤示数$F_1$的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是。

③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是。

（2）在测定金属电阻率的试验中，某同学连接电路如图所示。闭合电键后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）：

①若电流表示数为零、电压表示数为$E$，则发生故障的是（填"待测金属丝""滑动变阻器"或"电键"）。
②若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至档（填"欧姆×100""直流电压10$V$"或者"直流电流2.5$mA$"）,再将(填"红"或"黑")表笔固定在$a$接线柱，把另一支表笔依次接$b,c,d$接线柱。若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是、、。

为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了"加速度与物体质量、物体受力关系"的实验装置（如图所示）．实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力．

（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车（选填"之前"或"之后"）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点．
（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间$t$与速度$v$的数据如下表：

请根据实验数据作出小车的$v—t$图象．

通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据$v—t$图象简要阐述理由．

Ⅰ
在"探究弹簧弹力大小与伸长量的关系"实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧，为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码（每个钩码的质量均为$m=0.1kg$，取$g=10m/s^2$），并记录绳下端的坐标$X_{加i}$（下标i表示挂在绳下端钩码个数）。然后逐个拿下钩码，同样记录绳下端面的坐标$X_{减i}$，绳下端面坐标的值$X_i=（X_{加i}+X_{减i})/2$的数据如下表：

（1）同一橡皮绳的$X_{加i}$ $X_{减i}$（大于或小于）；
（2）同学的数据更符合实验要求（甲或乙）；
（3）选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数$k$=（$N/m$）；

（4）为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？
Ⅱ. 
在"描绘小灯泡的伏安特性曲线"的实验中，某同学测得电流-电压的数据如下表所示：

（1）用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；

（2）为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示；请指出图线的特征，并解释形成的原因。

（1）如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。
①已知打点计时器电源频率为$50Hz$，则纸带上打相邻两点的时间间隔为。
②$ABCD$是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图中读出$A$、$B$两点间距$s$= ；$C$点对应的速度是(计算结果保留三位有效数字)。

（2）某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻（$R_0=5\Omega$）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图(a).

①在图14（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接。

②请完成下列主要实验步骤；
A．检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图14（c）所示，读得电阻值是;

B．将开关$s_1$ 闭合，开关  断开，电压表的示数是$1.49V$；
C．将开关$s_2$,电压表的示数是$1.16V$；断开开关$s_1$ 。

③使用测得的数据，计算出干电池的内阻是（计算结果保留二位有效数字）。
④由于所有电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏(填"大"或"小")。

（1）①用多用电表探测图甲所示黑箱发现：用直流电压挡测量，$E$、$G$两点间和$F$、$G$两点间均有电压，$E$、$F$两点间无电压；用欧姆测量，黑表笔（与电表内部电源的正极相连）接E点，红表笔（表电表内部电源的负极相连）接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是图乙中。

②在物理兴趣小组活动中，一同学利用下列器材设计并完成了"探究导体阻值与长度的关系"的实验。

电压表     量程$3V$           内阻约为$900\Omega$

电压表     量程$10V$         内阻约为$3K\Omega$

电压表    量程$60mA$       内阻约为$5\Omega$

电源$E_1$         电动势$1.5V$     内阻约为$0.2\Omega$

电源$E_2$         电动势$4.5V$     内阻约为$0.4\Omega$

滑动变阻器（最大阻值为$10\Omega$）。粗细均匀的同种电阻丝，开关、导线和刻度尺
其主要实验步骤如下：
A．选取图中器材，按示意图连接电路
B．用伏安法测定电阻丝的阻值$R$

C．用刻度尺没出电阻丝的长度$L$

D．依次减小电阻丝的长度，保持电路其他部分不变，重复步骤B、C
E．处理数据，根据下列测量结果，找出电阻丝值与长度的关系

为使实验尽可能准确，请你对上述步骤中画线处加以改进。
（I）                
（II）                            
（2）有4条用打点计时器（所用交流电频率为50Hz）打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做"验证机械能守恒定律"实验时打出的。为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为$S_1$、$S_2$、$S_3$。请你根据下列$S_1$、$S_2$、$S_3$的测量结果确定该纸带为。（已知当地的重力加速度为$9.791m/s^2$）

卡文迪什利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量$G$。

（1）为了测量石英丝极微的扭转角，该实验装置中采取使"微小量放大"的主要措施（）

（2）已知$T$型架水平横梁长度为$l$,质量分别为$m$、$m`$的球，位于同一水平面，当横梁处于力矩平衡状态，测得$m$、$m`$连线长度$r$，且与水平横梁垂直；同时测得石英丝的扭转角度为$\theta$，由此得到扭转力矩$k\theta$（$k$为扭转系数且已知），则引力常量的表达式$G$=。