2025年高考二輪復(fù)習(xí)物理專題分層突破練16　力學(xué)實驗4

專題分層突破練16力學(xué)實驗1.(10分)(2023浙江1月選考)“探究向心力大小的表達式”實驗裝置如圖所示。(1)采用的實驗方法是。

A.控制變量法B.等效法C.模擬法(2)在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動半徑相同的情況下,逐漸加速轉(zhuǎn)動手柄到一定速度后保持勻速轉(zhuǎn)動。此時左右標尺露出的紅白相間等分標記的比值等于兩小球的(選填“線速度大小”“角速度二次方”或“周期二次方”)之比;在加速轉(zhuǎn)動手柄過程中,左右標尺露出紅白相間等分標記的比值(選填“不變”“變大”或“變小”)。

答案(1)A(2)角速度二次方不變解析(1)本實驗先控制其他幾個因素不變,集中研究其中一個因素變化所產(chǎn)生的影響,采用的實驗方法是控制變量法。(2)標尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為兩個小球所受向心力的比值,根據(jù)F=mrω2可知,比值等于兩小球的角速度二次方之比。小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動半徑相同的情況下,由于兩球線速度相同,根據(jù)ω=vR可知兩球角速度相同;又根據(jù)F=mrω2可知,向心力之比為1∶1,逐漸加大手柄的轉(zhuǎn)速,2.(10分)(2024山東棗莊一模)某同學(xué)使用單擺測量當?shù)氐闹亓铀俣?實驗裝置如圖甲所示。O點為單擺的懸點,將擺球拉到A點,由靜止釋放擺球,B點為其運動過程中的最低位置。(1)若使用光電計時器精確測量單擺的周期,光電門應(yīng)放在(選填“A”或“B”)處與球心等高的位置,測得光電計時器相鄰兩次遮擋時間間隔為t,則單擺的周期為。(2)改變擺長重復(fù)操作,記錄多組擺長L和周期T的數(shù)據(jù),作出LT2圖像,如圖乙所示。求得重力加速度的表達式為(用L1、L2、T1、T2表示)。

答案(1)B2t(2)g=4解析(1)擺球經(jīng)過B時速度最大,通過光電門的時間最短,測量誤差小,故光電門應(yīng)放在B處;擺球一周內(nèi)兩次經(jīng)過平衡位置,則單擺的周期為T=2t。(2)根據(jù)單擺周期公式T=2πLg,整理得L=gT24π2,圖像的斜率為k=3.(10分)(2022浙江1月選考)在“研究平拋運動”實驗中,以小鋼球離開軌道末端時球心位置為坐標原點O,建立水平與豎直坐標軸。讓小球從斜槽上離水平桌面高為h處由靜止釋放,使其水平拋出,通過多次描點可繪出小球做平拋運動時球心的軌跡,如圖所示。在軌跡上取一點A,讀取其坐標(x0,y0)。(1)下列說法正確的是。

A.實驗所用斜槽應(yīng)盡量光滑B.畫軌跡時應(yīng)把所有描出的點用平滑的曲線連接起來C.求平拋運動初速度時應(yīng)讀取軌跡上離原點較遠的點的數(shù)據(jù)(2)根據(jù)題目所給信息,小球做平拋運動的初速度大小v0=。

A.2gh B.C.x0g2h D.x(3)在本實驗中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是。答案(1)C(2)D(3)確保多次運動的軌跡相同解析(1)只要保證小球每次從同一位置由靜止釋放,到達斜槽末端的速度大小都相同,與實驗所用斜槽是否光滑無關(guān),A錯誤;畫軌跡時應(yīng)舍去誤差較大的點,把誤差小的點用平滑的曲線連接起來,B錯誤;求平拋運動初速度時應(yīng)讀取軌跡上離原點較遠的點的數(shù)據(jù),便于減小讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差,C正確。(2)坐標原點O為拋出點,由平拋規(guī)律有x0=v0t,y0=12gt2,聯(lián)立解得平拋運動的初速度為v0=x0g2y0(3)小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放是為了保證到達斜槽末端的速度大小都相同,從而能確保多次運動的軌跡相同。4.(10分)(2024山東聊城二模)某小組利用氣墊導(dǎo)軌裝置研究力與速度的關(guān)系。如圖甲所示,遮光條寬度為d,光電門可測出其擋光時間;滑塊與遮光條的總質(zhì)量為m0,砝碼盤的質(zhì)量忽略不計,不計滑輪和導(dǎo)軌摩擦。實驗步驟如下:①調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使其水平,并取4個質(zhì)量均為m的砝碼放在滑塊上;甲乙②用細繩連接砝碼盤與滑塊,讓滑塊靜止放在導(dǎo)軌右側(cè)的某一位置;③從滑塊上取出一個砝碼放在砝碼盤中,釋放滑塊后,測出遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間Δt;④再從滑塊上取出一個砝碼放在砝碼盤中,重復(fù)步驟③,并保證滑塊從同一位置由靜止釋放;⑤重復(fù)步驟④,直至滑塊上的砝碼全部放入砝碼盤中。請回答下列問題:(1)若用10分度的游標卡尺測量遮光條寬度d如圖乙所示,則d=mm。

(2)滑塊經(jīng)過光電門時的速度v=(用題中所給的字母表示)。

(3)在本次實驗過程中,砝碼盤中放1個砝碼與放4個砝碼兩種情況下,不考慮偶然誤差,遮光條經(jīng)過光電門時的速度之比v1∶v2=。

答案(1)5.2(2)dΔt(3)1解析(1)10分度游標卡尺的精確值為0.1mm,由圖乙可知遮光條寬度為d=5mm+2×0.1mm=5.2mm。(2)釋放滑塊后,測出遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間Δt,由于擋光時間很短,可認為擋光過程的平均速度等于滑塊經(jīng)過光電門時的速度,則有v=dΔ(3)在本次實驗過程中,砝碼盤中放1個砝碼與放4個砝碼兩種情況下,可認為滑塊受到的合力之比為F1∶F2=1∶4,根據(jù)牛頓第二定律可知兩種情況下滑塊的加速度之比為a1∶a2=F1∶F2=1∶4,根據(jù)運動學(xué)公式v2=2ax,可知遮光條經(jīng)過光電門時的速度之比為v1∶v2=a1∶a2=5.(10分)(2024山東濰坊一模)某同學(xué)利用如圖所示裝置探究滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)。實驗過程如下:①長木板水平固定,將彈簧左端固定在擋板P上,彈簧右端與滑塊不連接,當彈簧處于原長時,與彈簧右端接觸的滑塊中心位于O點,O點右側(cè)放一相同的木板,與左側(cè)木板上表面平齊水平對接,如圖甲所示;②用滑塊壓縮彈簧到A點,用刻度尺測量出AO間的距離x;釋放滑塊,記錄其在右側(cè)木板上停止時的位置B,測出OB間的距離L1;③如圖乙所示,拆去O點右側(cè)的木板,在O點下方掛上重錘,再次用滑塊將彈簧壓縮到A點無初速釋放,記錄其落到水平地面的位置C,測出O點到地面的豎直高度h,及落地點C到O點的水平距離L2;④查得當?shù)刂亓铀俣葹間。請回答下列問題:(1)滑塊從O點滑離時的初速度大小為,滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ=(用所測物理量符號表示)。

(2)若測得滑塊質(zhì)量為m,則釋放滑塊時彈簧的彈性勢能Ep=(用所測物理量的符號表示)。

答案(1)L2g(2)mgL224解析(1)根據(jù)題意可知,拆去O點右側(cè)的木板,滑塊從O點飛出做平拋運動,豎直方向上有h=12gt2,水平方向上有L2=v0t,解得v0=L2g2h;滑塊由O點到B點,由動能定理有μmgL1=012mv(2)滑塊由A點到O點,由能量守恒定律可得,釋放滑塊時彈簧的彈性勢能Ep=μmgx+12mv026.(10分)(2024新課標卷)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律。將斜槽軌道固定在水平桌面上,軌道末端水平,右側(cè)端點在水平木板上的垂直投影為O,木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實驗時先將小球a從斜槽軌道上Q處由靜止釋放,a從軌道右端水平飛出后落在木板上;重復(fù)多次,測出落點的平均位置P與O點的距離xP。將與a半徑相等的小球b置于軌道右側(cè)端點,再將小球a從Q處由靜止釋放,兩球碰撞后均落在木板上;重復(fù)多次,分別測出a、b兩球落點的平均位置M、N與O點的距離xM、xN。完成下列填空:(1)記a、b兩球的質(zhì)量分別為ma、mb,實驗中須滿足條件ma(選填“>”或“<”)mb。

(2)如果測得的xP、xM、xN、ma和mb在實驗誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式,則驗證了兩小球在碰撞中滿足動量守恒定律。實驗中,用小球落點與O點的距離來代替小球水平飛出時的速度,依據(jù)是

。

答案(1)>(2)maxP=maxM+mbxN從同一高度做平拋運動的兩個小球,運動時間相同,水平位移可