2022届高考物理二轮(福建专用)热点补练-35.力学创新实验.docx

35.力学创新实验1.(2021·广东省高考模拟)某研究性学习小组在学习了圆周运动知识以后，设计了一个研究玩具小车通过凹形桥最低点和凸形桥最高点时对轨道压力大小的实验。所用器材有玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥和凸形桥模拟器(圆弧部分的半径均为R，重力加速度为g)。图1(1)如图1所示，将模拟器静置于托盘秤上，托盘秤的示数为m0。(2)将玩具小车静置于模拟器最低点时，托盘秤的示数为M，则玩具小车的质量为m_。(3)将玩具小车从模拟器右侧某一位置由静止释放，小车经过A、B、C、D、E点后滑向左侧的过程中，在这五个点观察到托盘秤的示数变化情况依次是增大、减小、增大、减小、增大，从而说明玩具小车通过凹形桥最低点时对桥的压力_(填“大于”或“小于”)玩具小车通过凸形桥最高点时对桥的压力。(4)若玩具小车通过A的速度是vA，则托盘秤的示数为_；若玩具小车通过B的速度是vB，则托盘秤的示数为_。答案(2)Mm0(3)大于(4)M(Mm0)M(Mm0)解析(2)依题意有Mm0m，所以mMm0。(3)玩具小车向凹形桥底端运动时，对桥的压力大于重力，向凸形桥顶部运动时，对桥的压力小于重力，所以玩具小车通过凹形桥最低点时对桥的压力大于玩具小车通过凸形桥最高点时对桥的压力。(4)若玩具小车通过A的速度是vA，依据向心力公式有NAmgm托盘秤的示数为M(Mm0)若玩具小车通过B的速度是vB，依据向心力公式有mgNBm托盘秤的示数为M(Mm0)。2.(2021·湖南省高考模拟)将位移传感器和速度传感器获得的数据同时输入计算机，可一次性直接得到位移和速度的关系图像。为了探究动能定理，科技小组设计了如图2(a)所示装置，让铁块从倾角为的斜面上某位置由静止开始下滑，通过位移传感器测定铁块到传感器的距离l，用速度传感器测定与l对应位置铁块的速度，在计算机中得到如图(b)的曲线图像，曲线在(0，a)处的切线斜率为零，在(b，0)处的切线斜率大小为k，重力加速度为g。图2(1)根据图(b)及已知量，可知下列说法正确的是_。A.x是铁块到传感器的距离l，y是铁块的速度vB.y是铁块到传感器的距离l，x是铁块的速度vC.若铁块质量为m，则铁块下滑过程中所受合力大小为FD.若铁块质量为m，则铁块下滑过程中所受合力大小为F(2)在计算机中重新设置位移与速度的函数关系，让计算机绘出的sv2图像是一条斜率为k0的直线，则铁块与斜面间的动摩擦因数_。答案(1)BD(2)tan 解析(1)设铁块所受合力为F，初始时铁块距传感器的距离为l0，由动能定理得F(l0l)mv2解得ll0v可得图线切线的斜率大小为k曲线在(0，a)处的切线斜率为零，则速度为零，对应铁块静止释放的位置，所以y是铁块到传感器的距离l，故B正确，A错误；曲线在(b，0)处切线斜率大小为k，速度大小为b，铁块所受合力大小为F，故D正确，C错误。(2)由sl0l结合(1)可知，sv2图像的斜率k0其中合力Fmgsinmgcos解得tan 。3.(2021·重庆市高考模拟预热)某学习小组采用图3甲所示气垫导轨装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。其主要实验步骤如下，请回答下列问题。图3(1)用天平测得滑块A、B(均包括挡光片)的质量分别为m1、m2；用游标卡尺测得挡光片的宽度均为d。若某次用游标卡尺测量挡光片的宽度时的示数如图乙所示，则其读数为_mm。(2)充气后，调节气垫导轨下面的旋钮，导轨左侧放一个滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，若与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.05 s、0.06 s，则应使导轨右端_(选填“调高”或“调低”)，直至滑块在导轨上运动，通过两个光电门时_，说明气垫导轨已经调节水平。(3)滑块B放在两个光电门之间，滑块A向左挤压导轨架上的轻弹簧，并释放滑块A，滑块A一直向右运动，与光电门1相连的计时器的示数只有一个，为t1，与光电门2相连的计时器的示数有两个，先后为t2、t3。(4)在实验误差允许范围内，若表达式_(用测得的物理量表示)成立，说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒；若表达式_(仅用t1、t2和t3表示)成立，说明滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒。答案(1)5.20(2)调低两个计时器显示的时间相等(4)解析(1)游标卡尺的读数为5 mm4×0.05 mm5.20 mm。(2)同一滑块通过两个光电门，由v知，时间长的速度小，可知滑块做减速运动，导轨右端应调低一点，直至两个计时器显示的时间相等，即说明滑块做匀速运动，导轨已调成水平。(4)滑块A碰前速度v，碰后速度v1，滑块B碰后速度v2，在实验误差允许范围内，若表达式m1vm1v1m2v2即成立说明碰撞过程中动量守恒；若表达式m1v2m1vm2v即成立联立解得说明碰撞过程中机械能和动量均守恒。