高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題分層突破練16力學(xué)實驗

專題分層突破練16力學(xué)實驗A組1.(2023廣東惠州模擬)某學(xué)習(xí)小組嘗試探究彈簧所受彈力F與彈簧長度l的關(guān)系。(1)通過多次實驗,記錄實驗數(shù)據(jù),描繪出如圖甲所示的Fl圖像。則彈簧原長l0=cm,彈簧的勁度系數(shù)k=N/m(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(2)如圖乙所示,若將該彈簧左端固定在中間帶有小圓孔的豎直擋板上,彈簧右端連接細(xì)線,細(xì)線穿過圓孔,通過光滑的滑輪與鉤碼相連,豎直擋板固定在刻度尺0刻線處,已知每個鉤碼重力為1.0N。當(dāng)水平彈簧壓縮穩(wěn)定后,指針指示如圖乙所示。由此可推測所掛鉤碼的個數(shù)為。

2.(2023廣東佛山一模)一研究性學(xué)習(xí)小組利用圖甲裝置測定滑塊加速運動時與平直長木板間的動摩擦因數(shù)。甲乙(1)實驗過程如下:①將長木板固定在水平桌面上,其右端安裝定滑輪,左端固定位移傳感器;總質(zhì)量為m0的滑塊(含拉力傳感器)在長木板上緊靠位移傳感器放置,拉力傳感器通過細(xì)繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的重物連接,調(diào)節(jié)使細(xì)繩與長木板平行。

②靜止釋放滑塊,記錄拉力傳感器和位移傳感器的數(shù)據(jù),用計算機擬合得到滑塊位移隨時間變化的st圖像如圖乙所示,該圖線的函數(shù)表達(dá)式是s=1.19t2(m),則可得滑塊加速度a=m/s2(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。

③若滑塊的加速度為a時,拉力傳感器示數(shù)為F,則滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ=(用題中物理量字母符號表示)。

(2)本實驗中(選填“需要”或“不需要”)滿足滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物質(zhì)量。

3.用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖甲所示。甲乙(1)對測量原理的理解正確的是。

A.由g=4π2lT2可知,TB.由g=4π2lT2可知,l一定時,C.單擺的振動周期T和擺長l可用實驗測定,由g=4π(2)若測量得到的g值偏大,可能是因為。

A.組裝單擺時,選擇的擺球質(zhì)量偏大B.測量擺長時,將懸線長作為單擺的擺長C.測量周期時,把n次全振動誤認(rèn)為是(n+1)次全振動(3)下表是某同學(xué)記錄的實驗數(shù)據(jù),并做了部分處理。組次123456擺長l/cm40.0050.0060.0080.00100.00120.0050次全振動時間t/s63.074.077.589.5100.0109.5周期T/s1.261.481.551.792.19周期的二次方T2/s21.592.012.403.204.80請計算第5組實驗中的T2=s2。

(4)將上表數(shù)據(jù)輸入計算機,可得到圖乙所示的lT2圖像,圖線經(jīng)過坐標(biāo)原點,斜率k=0.25m/s2。由此求得重力加速度g=m/s2。(π2=9.87,答案保留3位有效數(shù)字)

B組4.用如圖甲所示的裝置探究物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系,把右端帶有滑輪的長木板放在實驗桌上,小車的左端連接穿過打點計時器的紙帶,右端連接細(xì)線,細(xì)線繞過定滑輪掛有托盤和砝碼,通過墊塊調(diào)節(jié)木板左端高度以平衡小車受到的阻力。甲(1)下列實驗操作中正確的有。

A.先釋放小車后接通電源B.調(diào)整定滑輪使細(xì)線與長木板平行C.平衡小車受到的阻力時必須移去紙帶D.平衡小車受到的阻力時必須移去托盤和砝碼(2)某次實驗打出的一條紙帶如圖乙所示,測得計數(shù)點1、2、3、4與計數(shù)點0間的距離分別為x1=3.60cm、x2=9.61cm、x3=18.01cm、x4=28.81cm。已知打點計時器打點周期為0.02s,相鄰計數(shù)點間有四個計時點未畫出,則小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

乙(3)實驗中保持托盤和砝碼的總質(zhì)量為20g不變,改變小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量m,進(jìn)行實驗打出紙帶,算出相應(yīng)的加速度a,數(shù)據(jù)如下表所示,請在圖丙中根據(jù)描出的點作出a1m圖像。由圖像可得出的結(jié)論是

a/(m·s2)2.401.991.431.251.110.770.620.480.24m/kg0.060.080.120.140.160.240.300.400.801m/kg16.6712.508.337.146.254.173.332.501.25丙丁(4)某小組在實驗中作出1am圖像如圖丁所示,圖像斜率的物理意義是;若圖像縱截距為b,斜率為k,則托盤和砝碼的總質(zhì)量為(用字母b、k5.(2023廣東汕頭一模)某物理興趣小組的同學(xué)利用圖甲所示的裝置驗證小球做圓周運動時機械能守恒。細(xì)線上端固定在豎直鐵架臺上的O點,下端懸掛一個小球,將小球拉起一定高度,由靜止釋放,擺到最低點時,恰好通過固定在鐵架臺上的光電門。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑,如圖乙所示,則小球的直徑d=mm。

(2)關(guān)于實驗儀器的選擇以及實驗的操作,下列說法正確的是。

A.應(yīng)該選擇較粗的線懸掛小球B.小球應(yīng)選密度較小的塑料球C.小球的質(zhì)量一定要用天平測量D.小球運動的平面一定要在豎直面內(nèi)(3)該小組同學(xué)將小球從不同高度釋放,測出釋放點到小球擺至最低點的高度h、小球擋光時間t。以h為縱坐標(biāo)、1t2為橫坐標(biāo),作出h1t6.某同學(xué)用如圖所示的裝置做驗證動量守恒定律的實驗,操作步驟如下:Ⅰ.先將光滑斜槽軌道的末端調(diào)至水平,在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙,并將該木板立于靠近槽口處,使小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下,撞到木板在記錄紙上留下壓痕O;Ⅱ.將木板向右平移適當(dāng)距離,再使小球a從原固定點由靜止釋放,撞到木板在記錄紙上留下壓痕;Ⅲ.把半徑相同的小球b(ma<mb)靜止放在斜槽軌道水平段的右邊緣,讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下,與小球b相碰后,a球沿軌道反彈后返回,兩球撞在木板上留下壓痕。將這些壓痕標(biāo)記為點A、B、C,已知b球的壓痕為C。(1)本實驗必須測量的物理量是。

A.小球a、b的質(zhì)量ma、mbB.小球a、b的半徑rC.斜槽軌道末端到木板的水平距離xD.記錄紙上O點到點A、B、C的距離y1、y2、y3(2)放上被碰小球b,兩球相碰后,小球a在圖中的壓痕點為(選填“A”或“B”)。

(3)用本實驗中所測得的物理量來驗證兩球碰撞過程動量守恒,其表達(dá)式為。7.某實驗小組設(shè)計實驗驗證機械能守恒,實驗裝置示意圖如圖所示,在鐵架臺鐵夾上固定好一個力傳感器,一根細(xì)線上端連接在力傳感器上,下端系在小球上,把小球拉離平衡位置一個角度,由靜止釋放小球,力傳感器可記錄在小球擺動過程中細(xì)線拉力大小,記下力傳感器的最大示數(shù)F。(1)關(guān)于實驗,下列說法正確的有。

A.可以直接用彈簧測力計代替力傳感器進(jìn)行實驗B.細(xì)線要選擇伸縮性小的C.球盡量選擇密度大的(2)為完成實驗,需要測量小球自由靜止時力傳感器的示數(shù)F0,還需要測量的物理量有。

A.釋放小球時的位置與自由靜止位置的高度差hB.小球下落至平衡位置時的時間C.擺長lD.小球的質(zhì)量m(3)要驗證機械能守恒,需要滿足的等式是(用已知量和測量量的符號表示)。

答案：1.答案(1)3.0200(2)3解析(1)當(dāng)彈簧彈力為零時,彈簧處于自然狀態(tài),由圖可知,彈簧的原長為l0=3.0cm圖像的斜率表示勁度系數(shù),由胡克定律可知k=Fl-l(2)由圖可知,刻度尺的最小分度值為1mm,該刻度尺的讀數(shù)為l'=1.50cm由胡克定律可知F'=k(l0l')=200×(3.01.5)×102N=3N,由題可知每個鉤碼重力G=1N,由此可推測所掛鉤碼的個數(shù)為n=F'G2.答案(1)①長木板右端定滑輪②2.38③F-m解析(1)①為了減小誤差,需調(diào)節(jié)長木板右端定滑輪使細(xì)繩與長木板平行。②根據(jù)v=st,即等于位移的變化率,可得v=2.38t再根據(jù)a=vt,即加速度是速度的變化率,可得a=2.38m/s2③根據(jù)牛頓第二定律可得Fμm0g=m0a,可得μ=F-(2)由于拉力可以通過力傳感器得知,所以不需要滿足滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物質(zhì)量。3.答案(1)C(2)C(3)4.00(4)9.87解析(1)重力加速度與單擺無關(guān),由單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知g=4π2lT(2)由單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知g=4π2lT2,單擺周期與擺球質(zhì)量無關(guān),組裝單擺時,選擇的擺球質(zhì)量偏大不會導(dǎo)致g的測量值偏大,A錯誤;測量擺長時,將懸線長作為單擺的擺長,所測擺長l偏小,所測g偏小,B錯誤;測量周期時,把n次全振動誤認(rèn)為是((3)由表中實驗數(shù)據(jù)可知,完成50次全振動需要的時間為100.0s,則周期T=2.0s,所以T2=4.00s2。(4)由單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知l=g4π2T2,lT2圖像的斜率k=g4π24.答案(1)BD(2)2.40(3)如圖所示合力一定時,當(dāng)托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量時,小車和車內(nèi)沙子的加速度與質(zhì)量成反比(4)托盤和砝碼的總重力的倒數(shù)b解析(1)應(yīng)先通電再釋放小車,A錯誤。調(diào)整定滑輪使細(xì)線與長木板平行,以保證小車在運動過程中合力不變,B正確。平衡小車受到的阻力時必須連接紙帶,C錯誤。平衡小車受到的阻力時必須移去托盤和砝碼,使小車重力分力等于摩擦力,D正確。(2)小車的加速度a=x4-2x2((4)根據(jù)牛頓第二定律可知,圖像斜率的物理意義是托盤和砝碼的總重力的倒數(shù)。設(shè)托盤和砝碼的總質(zhì)量為m',受力分析可得m'g=(m'+m)a,即1a=1m'gm+1g,所以1m5.答案(1)11.3(2)D(3)d解析(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm,游標(biāo)尺的第3條刻度線與主尺的某刻度線對齊,游標(biāo)尺是10分度,則讀數(shù)為3×0.1mm=0.3mm,則小球的直徑為d=11mm+3×0.1mm=11.3mm。(2)懸線應(yīng)該細(xì)而長,故A錯誤。為了減小空氣阻力的影響,小球應(yīng)選擇密度大、體積小的球,故B錯誤。驗證機械能守恒時,由于小球的質(zhì)量在等式兩邊都有,可以消去,所以小球的質(zhì)量不一定要測量,故C錯誤。由于鐵架臺豎直,光電門固定在鐵架臺上,為了保證小球擋光的寬度是小球的直徑,小球運動的平面一定要在豎直面內(nèi),故D正確。(3)若機械能守恒,根據(jù)機械能守恒定律可得mgh=12mv2,小球擋光時間為t,小球的直徑為d,則小球的速度為v=dt,可得h=d22g·6.答案(1)AD(2)B(3)may解析(1)設(shè)小球a單獨滾下經(jīng)過斜槽軌道末端的速度為v,兩球碰撞后a、b的速度分別為va和vb,由于碰撞后a球沿軌道反彈后返回,若兩球碰撞動量守恒,則mav=mava+mbvb根據(jù)平拋規(guī)律得v=xt=xva=xt=xvb=xt=x化簡可得may所以可知,本實驗必須測量的物理量是小球a、b的質(zhì)量ma、mb,以及紙上O點到點A、B、C的距離y1、y2、y3。故選A、D。(2)由(1)中分析可知,放上被碰小球b,兩球相碰后,小球a在圖中的壓痕點為B。(3)由(1)中分析可知,用本實驗中所測得的物理量來驗證兩球碰撞過程動量守恒,其表達(dá)式為may17.答案(1)BC(2)AC(3)F0h=12l(FF0解析(1)彈簧測力計代替力傳感器進(jìn)行實驗時,由于細(xì)線不斷擺動,不方便進(jìn)行讀