高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十八力学实验与创新.docx

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1、专题强化练(十八)力学实验与创新1某实验小组利用如图(a)所示装置验证小铁球在竖直平面内摆动过程中机械能守恒，将力传感器固定，不可伸长的轻绳一端系住小球，另一端连接力传感器，若某次实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b)所示，其中Fm是实验中测得的最大拉力值(1)现用游标卡尺测得小球直径如图(c)所示，则小球的直径为_cm；(2)小球由A点静止释放到第一次回到A点的时间为_(用含有T0的符号表示)；(3)若测得小球质量为m，直径为D，轻绳长为l，小球释放的位置A到最低点的高度差为h，重力加速度为g，小球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中，验证该过程小球机械能守恒的表达式为_(用题中给定的

2、字母表示)解析：(1)图(c)所示游标卡尺分度值为0.05 mm，根据游标卡尺读数规则读数为12 mm40.05 mm12.20 mm1.220 cm.(2)小球由A点静止释放到第一次回到A点的时间为一个周期，即2T0.(3)小球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中，由功能关系Epmgh，小球在最低点时，由牛顿第二定律得F0mgm，Ekmv20，验证该过程小球机械能守恒的表达式为mgh(l)答案：(1)1.220(2)2T0(3)mgh(l)2某实验小组自制了如图甲所示的装置，探究物体间相对速度对摩擦因数的影响，弹簧秤连接着木块，用同步电动机匀速拖动木块前进(1)在保持粗糙程度等其他因素不变

3、的前提下，调节变频器的输出频率，以不同速度拉动木块，待弹簧秤示数稳定时，观察并记录示数实验小组做了5次实验，得到了表中5组数据，其中在第3次实验时，弹簧秤的示数如图乙所示，请你读出弹簧秤的示数并填入相应的位置次数调节器输出频率(Hz)测力计的读数(N)1101.952202.02340_4502.045601.83(2)对表格中调节器输出频率和测力计读数进行分析可知，物体间动摩擦因数与其相对速度大小_(选填“无关”或“有关”)(3)考虑到绳圈半径的变化、绳子收缩速度会随着绕线轮转动而逐渐_(选填“变大”或“变小”)，这可能导致弹簧秤读数稍微_(选填“大于”或“小于”)木块所受滑动摩擦力解析：(

4、1)由图可读出示数为1.90 N(2)通过表格数据发现，随着频率的增加，摩擦力几乎不变或变化微小且没有规律，故物体间动摩擦因数与其相对速度大小无关(3)绳圈半径会一直增大，根据vr，则绳子收缩速度会增大绳子收缩速度会增大，由此说明物体在做加速运动，加速度大于零，根据牛顿第二定律Fmgma，弹簧秤读数会大于物体受到的摩擦力答案：(1)1.90(2)无关(3)变大大于3某学习小组开展“探究两个互成角度的共点力与合力的关系”的实验(1)在一张白纸上，将橡皮条一端固定，用两根量程均为5.00 N的弹簧秤将橡皮条与两细绳的结点拉到某一位置，标记为O点、再在紧靠每条细绳处标记A、B两点，并把弹簧秤的读数记

5、录在白纸上，如图所示；(2)只留下一根弹簧秤，将结点重新拉至O点，这样做的目的是_，紧靠细绳处标记C点，并将弹簧秤的读数记录在同一张白纸上，如图所示(3)在白纸上取1 cm长度表示1.00 N，请用刻度尺画好图中三个力的图示，再把两个共点力与合力连接起来(4)由图得到的结论是：_解析：(2)只留下一根弹簧秤，将结点重新拉至O点，使一根弹簧秤的作用效果和两根弹簧秤的效果相同，这样做的目的是等效替代(3)如图(4)由于对角线得到合力的理论值与实验值基本吻合，在误差范围内，两个互成角度的共点力与合力遵循平行四边形定则答案：(2)等效替代(3)图见解析(4)在误差范围内，两个互成角度的共点力与合力遵循

6、平行四边形定则4(1)如图甲为某同学利用气垫导轨“测当地重力加速度g”的实验装置主要实验步骤如下：A将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平；B利用螺旋测微器测出遮光条的宽度，如图乙所示，该遮光条宽度d_mm；C用天平称出钩码的质量m、滑块(含传感器和遮光条)的总质量M；D将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离s；E打开气源，释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t.在滑块从静止释放到遮光条运动到光电门的过程中，系统动能增加量的测量值为Ek_；通过改变s重复实验得到多组数据，作出了-s图像，测得图像斜率为k，则当地重力加速度g_；(2)另一同学仍用该装置，探究加速度与力和质量的关系该同

7、学根据第(1)问的数据可得物体运动加速度a_(用d、t、s表示)，该同学根据传感器的读数直接得出了拉力F，则a与F的关系图像最符合本实验实际情况的是_A BCD解析：(1)螺旋测微器固定刻度读数是1 mm，可动刻度读数是20.00.01 mm0.200 mm，故结果为1.200 mm；系统动能增加量Ek(Mm)v2，v.代入可得Ek(Mm)()2，由机械能守恒可得mgs(Mm)v2(Mm)()2，得出s，则k，得g.(2)根据a，将v，v00代入可得a，传感器的读数直接得出了拉力F，滑块在气垫导轨上运动不受摩擦力作用，F就是滑块所受的合外力，没有系统误差，所以图像应该是一条通过原点的倾斜的直线

8、，选A.答案：(1)1.200(Mm)()2(2)A5如图所示，某同学利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧秤相连，C为弹簧秤，实验时改变钩码的质量，读出弹簧秤的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力(1)实验中_(填“一定要”或“不必要”)保证钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量；实验中_(填“一定要”或“不必要”)用天平测出所挂钩码的质量；(2)某同学实验时，未挂细绳和钩码接通气源，推一下滑块使其从轨道右端向左运动，发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，该同学疏忽大意，未采

9、取措施调节导轨，继续进行其他实验步骤(其他实验步骤没有失误)，则该同学作出的滑块(含遮光条)加速度a与弹簧秤拉力F的图像可能是_(填图像下方的字母)ABC(3)若该同学作出的a-F图像中图线的斜率为k，则滑块(含遮光条)的质量为_解析：(1)此实验滑块受到的拉力可以用弹簧秤测出，故不需要满足钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量，也不需要用天平测出所挂钩码的质量(2)遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，说明滑块做减速运动，导轨的左端偏高，则加外力时，需到达一定的值才能使滑块加速运动，则作出的滑块(含遮光条)加速度a与弹簧秤拉力F的图像可能是C.(3)根据a，则k，解得M.答案：(1)

10、不必要不必要(2)C(3)6(2022湖北卷)某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin.改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程根据测量数据在直角坐标系中绘制的Tmax-Tmin图像是一条直线，如图乙所示(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒则图乙中直线斜率的理论值为_(2)由图乙得：直线的斜率为_，小钢球的重力为_N(结果均保留2位有效数字)(3)该实验系统误差的主要来源是_(单选，填正确答案标号)A小钢球摆动角度偏大B小钢球初始释放位置不同C小钢球摆动过程中有空气阻力解析：(1)设初始位置时，细线与竖直方向夹角为，则细线拉力最小值为Tminmgcos ，到最低点时细线拉力最大，则mgl(1cos )mv2，Tmaxmgm，联立可得Tmax3mg2Tmin，即若小钢球摆动过程中机械能守恒则图乙中直线斜率的理论值为2；(2)由图乙得直线的斜率为k2.1，3mg1.77，则小钢球的重力为mg0.59.(3)该实验系统误差的主要来源是小钢球摆动过程中有空气阻力，使得机械能减小，故选C.答案：(1)2(2)2.10.59(3)C