2024屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測試專題強(qiáng)化練十六力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新

專題強(qiáng)化練（十六）力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新

1.用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示.測量方法正確的是____（選填“圖甲”

或“圖乙”）.

⑵圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為________mm,螺旋測微器的讀數(shù)為mm.

解析：（1）用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，應(yīng)將小球卡在外測量爪中，故應(yīng)選題圖中.

⑵游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為7=52mm+7x}mm=52.35mm；螺旋測微器的讀數(shù)為d=1.5nim+

49.0X0.01mm=1.990mni.

答案：（】）圖甲（2）52.351.990（1.899?1.991均正確）

2.某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖⑥所示裝置驗(yàn)證小鐵球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，將力

傳感器固定，不可伸長的經(jīng)繩一端系住小球，另一端連接力傳感器，若某次實(shí)驗(yàn)記錄輕繩拉

力大小隨時(shí)間的變化如圖（b）所示，其中凡是實(shí)驗(yàn)中測得的最大拉力值.

|1山|川什洲川川

01020濟(jì)"小

圖（c）

（1）現(xiàn)用游標(biāo)卡尺測得小球直徑如圖（c）所示，則小球的直徑為cm；

（2）小球由A點(diǎn)靜止釋放到第一次回到力點(diǎn)的時(shí)間為__________（用含有T.的符號表示）；

（3）若測得小球質(zhì)量為勿,直徑為D,輕繩長為/,小球釋放的位置月到最低點(diǎn)的高度差為力，

重力加速度為白，小球由靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，驗(yàn)證該過程小球機(jī)械能

守恒的表達(dá)式為（用題中給定的字母表示）.

解析：(1)圖⑹所示游標(biāo)卡尺分度值為0.05mm,根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)為12mm+

4X0.05nun=12.20mm=l.220cm.

⑵小球由A點(diǎn)靜止釋放到第一次回到力點(diǎn)的時(shí)間為一個(gè)周期，即2%.

(3)小球由靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，由功能關(guān)系△區(qū)=磔九

y

小球在最低點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得用一△6=5〃/—0,

驗(yàn)證該過程小球機(jī)械能守恒的表達(dá)式為

(R-mg)

mgh=-------

答案：(1)1.220(2)2"⑻mgh=二產(chǎn)(/+§

3.某實(shí)驗(yàn)小組自制了如圖甲所示的裝置.，探究物體間相對速度對摩擦因數(shù)的影響，彈簧秤

連接著木塊，用同步電動(dòng)機(jī)勻速拖動(dòng)木塊前進(jìn).

.N

III111111

圖乙

(1)在保持粗糙程度等其他因素不變的前提卜，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，以不同速度拉動(dòng)木

塊，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，觀察并記錄示數(shù).實(shí)驗(yàn)小組做了5次實(shí)驗(yàn)，得到了表中5組數(shù)據(jù),

其中在笫3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)如圖乙所示，請你讀出彈簧秤的示數(shù)并填入相應(yīng)的位置.

次數(shù)調(diào)節(jié)器輸出頻率(Hz)測力計(jì)的讀數(shù)(N)

1101.95

2202.02

340—

4502.04

5601.83

(2)對表格中調(diào)節(jié)器輸出頻率和測力計(jì)讀數(shù)進(jìn)行分析可知，物體間動(dòng)摩擦因數(shù)與其相對速度

大小________(選填“無關(guān)”或“有關(guān)”).

(3)考慮到繩圈半徑的變化、繩子收縮速度會(huì)隨著繞線輪轉(zhuǎn)動(dòng)而逐漸________(選填“變大”

或“變小”)，這可能導(dǎo)致彈簧秤讀數(shù)稍微________(選填“大于”或“小于”)木塊所受滑

動(dòng)摩擦力.

解析：(1)由圖可讀出示數(shù)為1.90N.

(2)通過表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，隨著頻率的增加I,摩擦力幾乎不變或變化微小且沒有規(guī)律，故物體

間動(dòng)摩擦因數(shù)與其相對速度大小無關(guān).

(3)繩圈半徑會(huì)一直增大，根據(jù)。=3八則繩子收縮速度會(huì)增大.繩子收縮速度會(huì)增大，由

此說明物體在做加速運(yùn)動(dòng)，加速度大于零，根據(jù)牛頓第二定律?〃儂=〃舊，彈簧秤讀數(shù)會(huì)

大于物體受到的摩擦力.

答案：(1)1.90(2)無關(guān)(3)變大大于

4.某學(xué)習(xí)小組開展“探究兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力與合力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).

(1)在一張白紙上，將橡皮條一端固定，用兩根鼠程均為5.00N的彈簧秤將橡皮條與兩細(xì)繩

的結(jié)點(diǎn)拉到某一位置，標(biāo)記為〃點(diǎn)、再在緊靠每條細(xì)繩處標(biāo)記力、〃兩點(diǎn),并把彈簧科的讀

數(shù)記錄在白紙上，如圖所示；

(2)只留下一根彈簧秤，將結(jié)點(diǎn)重新拉至。點(diǎn)，這樣做的目的是

緊靠細(xì)繩處標(biāo)記C點(diǎn)，并將彈簧秤的讀數(shù)記錄在同一張白紙上，如圖所示.

(3)在白紙上取1cm長度表示1.00N,請用刻度尺畫好圖中三個(gè)力的圖示，再把兩個(gè)共點(diǎn)

力與合力連接起來.

(4)由圖得到的結(jié)論是：.

解析：(2)只留卜.一根彈簧秤，將結(jié)點(diǎn)重新拉至。點(diǎn)，使一根彈簧秤的作用效果和兩根彈簧

秤的效果相同，這樣做的目的是等效替代.(3)如圖

(4)由于對角線得到合力的理論值與實(shí)驗(yàn)值基本吻合，在誤差范圍內(nèi)，兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)

力與合力遵循平行四邊形定則.

系統(tǒng)動(dòng)能增加量△反=J（W+ni）/,v=~

乙I-

代入可得A^=1(；l/+m)(y)2,

由機(jī)械能守恒可得mgs=\(.1/4-/ri)r=1(J/+ni)(^)',

乙乙￡

得出"2mg

（W+加）產(chǎn)

…2mg,小("+勿)kd

則際77=*'得=2〃，’

病一屆dct

⑵根據(jù)〃==二，將『=7,3=0代入可得々==，傳感器的讀數(shù)直接得出了拉力凡滑

乙SC乙5C

塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)不受摩擦力作用，/就是滑塊所受的合外力，沒有系統(tǒng)誤差，所以圖像

應(yīng)該是一條通過原點(diǎn)的傾斜的直線，選A.

答案：（DL200權(quán)什而?2（償

⑵裊卜

6.如圖所示，某同學(xué)把人8兩根不同的彈簧串接豎直懸掛，探究力、8彈簧彈力與伸長量

的關(guān)系.在/，彈簧下端依次掛上質(zhì)量為/〃的鉤碼，靜止時(shí)指針?biāo)缚潭热?、熱的?shù)據(jù)如表.

鉤碼個(gè)數(shù)12???

A-.j/cm7.758.539.30---

y^/cm16.4518.5220.60???

鉤碼個(gè)數(shù)為2時(shí)，彈簧力的伸長量△用=cm,彈簧8的伸長量△XLcm,

兩根彈簧彈性勢能的增加量A4mg{A照+A焉（選填“=”、"心或“>”）.

解析：口］鉤碼個(gè)數(shù)為2時(shí)，彈簧力的伸長量

AXi=8.53cm—7.75cm=0.78cm.

［2］彈簧6的伸長量

△x*=18.52cm—16.45cm—0.78cm=1.29cm.

[3]根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律可知兩根彈簧的重力勢能減少量和鉤碼減少的重力勢能等于彈

簧增加的彈性勢能

△￡>>/〃?(△弱+Axj.

答案：0.781.29>

7.一同學(xué)用手機(jī)測量重力加速度.先拍攝小球自由下落的視頻，得到分幀圖片，再利用圖

片中小球的位置來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)裝置如圖所示.

刻度尺心下落中

手機(jī)N/的小球

(1)下列主要操作步驟的正確順序是_______.(填寫各步驟前的序號)

①把刻度尺豎直固定在墻上

②打開手機(jī)攝像功能，開始攝像

③手機(jī)固定在三角架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置

④捏住小球，從刻度尺旁猙止釋放

(2)將小球底部與刻度尺0刻度對齊，由靜止釋放，用手機(jī)連拍其下落過程；手機(jī)每隔D.ls

拍攝一張照片，選取連續(xù)拍攝的3張照片如圖所示，讀出第一張和第二張照片中小球底部對

應(yīng)的刻度分別為78.24cm、122.25cm,讀得第三張照片中小球底部對應(yīng)的刻度為cm.

計(jì)算得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萴/l(保留3位有效數(shù)字).

(3)若釋放時(shí)手不小心給了小球一個(gè)向下的初速度，但也仍能用(2)的方法計(jì)算當(dāng)?shù)氐闹亓?/p>

速度，這是因?yàn)?

解析：(1)先安裝設(shè)備，故應(yīng)先把刻度尺豎直固定在墻上，再把手機(jī)固定在三角架上，調(diào)整

好手機(jī)鏡頭的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)要先打開手機(jī)攝像功能，開始攝像，然后捏住小球，從刻度尺旁

靜止釋放，故正確的順序?yàn)棰佗邰冖?

(2)刻度尺的分度值為1nn所以要估讀到毫米的下一位，則第三張照片中小球底部對應(yīng)的

刻度為175.98cm.

“可得，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=午

根據(jù)△h

(1.7598-1.2225)一(1.2225-0.7824)

m/s2=9.72m/sJ.

0.I2

(3)利用△力=名產(chǎn)計(jì)算加速度大小與初速度是否為零無美.

答案：(1)①③②④(2)175.989.72(3)利用△力=g/計(jì)算加速度大小與初速度是否為

零無關(guān)

8.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用拉力傳感器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn).一根輕繩一端連接固定的

拉力傳感器，另?端連接小鋼球，如圖甲所示.拉起小鋼球至某?位置由靜止釋放，使小鋼

球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，記錄鋼球擺動(dòng)過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值乙和最小值2n.改變

小鋼球的初始移放位置，重復(fù)上述過程.根據(jù)測量數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中繪制的加一禽n圖像

是一條直線，如圖乙所示.

圖乙

(I)若小鋼球擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒.則圖乙中直線斜率的