高考二輪復(fù)習(xí)物理試題（新高考新教材）專題分層突破練16　力學(xué)實(shí)驗(yàn)

專題分層突破練16力學(xué)實(shí)驗(yàn)

A組基礎(chǔ)鞏固練1.(2023福建福州二模)如圖甲所示,利用向心力演示器,探究做圓周運(yùn)動(dòng)的小球當(dāng)質(zhì)量、半徑一定時(shí),所需向心力大小F與角速度ω之間的關(guān)系。甲乙丙(1)如圖乙所示,若傳動(dòng)皮帶套在塔輪第二層,左、右塔輪半徑R1、R2之比為2∶1,則塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A、C兩處的角速度之比為。

(2)圖中標(biāo)尺上黑白相間的等分格顯示如圖丙,則A、C兩處鋼球所受向心力大小之比約為。

(3)由此實(shí)驗(yàn),得到的結(jié)論是。

2.(2023浙江6月選考)在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中(1)用圖甲裝置進(jìn)行探究,下列說(shuō)法正確的是。

A.只能探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)B.需改變小錘擊打的力度,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)C.能同時(shí)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平、豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(2)用圖乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是。

A.斜槽軌道M必須光滑且其末端水平B.上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)必須每次等間距移動(dòng)C.小鋼球從斜槽M上同一位置由靜止?jié)L下(3)用圖丙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),豎直擋板上附有復(fù)寫(xiě)紙和白紙,可以記下鋼球撞擊擋板時(shí)的點(diǎn)跡。實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端,鋼球從斜槽上P點(diǎn)由靜止?jié)L下,撞擊擋板留下點(diǎn)跡0,將擋板依次水平向右移動(dòng)x,重復(fù)實(shí)驗(yàn),擋板上留下點(diǎn)跡1、2、3、4。以點(diǎn)跡0為坐標(biāo)原點(diǎn),豎直向下建立坐標(biāo)軸y,各點(diǎn)跡坐標(biāo)值分別為y1、y2、y3、y4。測(cè)得鋼球直徑為d,則鋼球平拋初速度v0為。

A.xB.xC.3D.43.(2023湖南永州三模)某同學(xué)在用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中,測(cè)量5種不同擺長(zhǎng)情況下單擺的振動(dòng)周期,記錄數(shù)據(jù)如下:l/m0.50.80.91.01.2T/s1.421.791.922.022.22T2/s22.023.203.694.084.93(1)試以l為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙中作出T2l圖線,并利用此圖線求出重力加速度g=m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(2)某同學(xué)在某次實(shí)驗(yàn)中,將每次測(cè)得的周期T及測(cè)得的擺長(zhǎng)l代入公式計(jì)算重力加速度的值,但每次的測(cè)定值總是偏大,其原因可能是。

A.計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí),只考慮了擺線的長(zhǎng)度,沒(méi)有加上擺球的半徑B.數(shù)擺動(dòng)次數(shù)時(shí),在計(jì)時(shí)的同時(shí),就開(kāi)始數(shù)1,誤將29次全振動(dòng)記成了30次C.擺線上端未牢固地固定,振動(dòng)中出現(xiàn)了松動(dòng)導(dǎo)致擺線長(zhǎng)度變長(zhǎng)了4.(2023全國(guó)甲卷)某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。讓小車(chē)左端和紙帶相連,右端用細(xì)繩跨過(guò)定滑輪和鉤碼相連,鉤碼下落,帶動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示。甲乙(1)已知打出圖乙中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為0.1s,以打出A點(diǎn)時(shí)小車(chē)位置為初始位置,將打出B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)小車(chē)的位移Δx填到表中,小車(chē)發(fā)生位移所用時(shí)間和平均速度分別為Δt和v,表中ΔxAD=cm,vAD=cm/s位移區(qū)間ABACADAEAFΔx/cm6.6014.60ΔxAD34.9047.30v/(cm·s1)66.073.0v87.394.6(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車(chē)平均速度v隨時(shí)間Δt的變化關(guān)系,如圖丙所示。在圖丙中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。丙(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,小車(chē)運(yùn)動(dòng)的vΔt圖線可視為一條直線,此直線用方程v=kΔt+b表示,其中k=cm/s2,b=cm/s。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)

(4)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),得到打出A點(diǎn)時(shí)小車(chē)瞬時(shí)速度大小vA=,小車(chē)的加速度大小a=。(結(jié)果用字母k、b表示)

B組素能提升練5.(2022全國(guó)甲卷)利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)碰撞過(guò)程進(jìn)行研究。讓質(zhì)量為m1的滑塊A與質(zhì)量為m2的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞,碰撞時(shí)間極短,比較碰撞后A和B的速度大小v1和v2,進(jìn)而分析碰撞過(guò)程是否為彈性碰撞。完成下列填空:(1)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平。(2)測(cè)得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg。要使碰撞后兩滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反,應(yīng)選取質(zhì)量為kg的滑塊作為A。

(3)調(diào)節(jié)B的位置,使得A與B接觸時(shí),A的左端到左邊擋板的距離s1與B的右端到右邊擋板的距離s2相等。(4)使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),并與B碰撞,分別用傳感器記錄A和B從碰撞時(shí)刻開(kāi)始到各自撞到擋板所用的時(shí)間t1和t2。(5)將B放回到碰撞前的位置,改變A的初速度大小,重復(fù)步驟(4)。多次測(cè)量的結(jié)果如下表所示。比較項(xiàng)12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.46k=v0.31k20.330.330.33(6)表中的k2=(保留2位有效數(shù)字)。

(7)v1v2的平均值為(保留2(8)理論研究表明,對(duì)本實(shí)驗(yàn)的碰撞過(guò)程,是否為彈性碰撞可由v1v2判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞,則v1v2的理論表達(dá)式為(用m1和m2表示),本實(shí)驗(yàn)中其值為(保留2位有效數(shù)字);若該值與(7)中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi)6.(2022河北卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。彈簧的勁度系數(shù)為k,原長(zhǎng)為L(zhǎng)0,鉤碼的質(zhì)量為m。已知彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為E=12kx2,其中k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間甲(1)在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置,測(cè)得此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源。從靜止釋放鉤碼,彈簧收縮,得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖乙所示,紙帶上相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為T(mén)(在誤差允許范圍內(nèi),認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn))。從打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)時(shí)間內(nèi),彈簧的彈性勢(shì)能減少量為,鉤碼的動(dòng)能增加量為,鉤碼的重力勢(shì)能增加量為。

乙(2)利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到彈簧彈性勢(shì)能減少量、鉤碼的機(jī)械能增加量分別與鉤碼上升高度h的關(guān)系,如圖丙所示。由圖丙可知,隨著h增加,兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大,主要原因是。

丙7.(2023湖南長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)月考)某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置測(cè)量小車(chē)和智能的質(zhì)量,智能可以利用軟件直接測(cè)量出運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度。懸掛質(zhì)量為m的鉤碼,用智能測(cè)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a;改變鉤碼的質(zhì)量m,進(jìn)行多次測(cè)量;作出a與m(ga)的圖像如圖乙所示,已知圖像中直線的截距為b,斜率為k。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。甲乙(1)以下說(shuō)法正確的是;

A.鉤碼的質(zhì)量應(yīng)該遠(yuǎn)小于智能和小車(chē)的質(zhì)量B.細(xì)繩應(yīng)該始終與長(zhǎng)木板平行C.不懸掛鉤碼時(shí),應(yīng)使小車(chē)和智能勻速沿木板下滑D.細(xì)線的拉力等于鉤碼的重力(2)根據(jù)圖像可得,小車(chē)和的質(zhì)量為;

(3)再利用軟件測(cè)出斜面傾角為θ,則小車(chē)和智能沿木板運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受摩擦力的大小為。

專題分層突破練16力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.答案(1)1∶2(2)1∶4(3)當(dāng)質(zhì)量、半徑一定時(shí),所需向心力大小F與角速度的二次方ω2成正比關(guān)系解析(1)左、右塔輪邊緣的線速度相等,則根據(jù)v=ωR,可得ω1ω2=R2R1=1(2)根據(jù)圖中標(biāo)尺上黑白相間的等分格顯示可知,A、C兩處鋼球所受向心力大小之比約為1∶4。(3)由此實(shí)驗(yàn),得到的結(jié)論是當(dāng)質(zhì)量、半徑一定時(shí),所需向心力大小F與角速度的二次方ω2成正比關(guān)系。2.答案(1)B(2)C(3)D解析(1)兩球同時(shí)落地,只能探究平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí),需要改變小錘擊打的力度,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),選項(xiàng)B正確。(2)研究平拋運(yùn)動(dòng),斜槽末端必須水平,但軌道沒(méi)必要光滑,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,沒(méi)必要將擋板N等間距移動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;為了保證平拋運(yùn)動(dòng)的初速度一定,小鋼球從斜槽M上同一位置由靜止?jié)L下,選項(xiàng)C正確。(3)鋼球拋出的水平距離xd2=v0t,y1=12gt2,故v0=x-d2g2y1,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;鋼球拋出的水平距離4xd2=v0t',y4=12gt'2,3.答案(1)作圖見(jiàn)解析9.48(9.40~9.60均可)(2)B解析(1)根據(jù)圖表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線可得T2l圖線如下圖所示;單擺的周期公式T=2πLg,可得T2=4π2gL,所以斜率是k=4π2g,即g=4π2k(2)計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí),只考慮了擺線的長(zhǎng)度,沒(méi)有加上擺球的半徑,會(huì)導(dǎo)致擺長(zhǎng)偏小,則重力加速度測(cè)量值偏小,A錯(cuò)誤;數(shù)擺動(dòng)次數(shù)時(shí),在計(jì)時(shí)的同時(shí),就開(kāi)始數(shù)1,誤將29次全振動(dòng)記成了30次,會(huì)導(dǎo)致周期測(cè)量值偏小,則重力加速度測(cè)量值偏大,B正確;擺線上端未牢固地固定,振動(dòng)中出現(xiàn)了松動(dòng)導(dǎo)致擺線長(zhǎng)度變長(zhǎng)了,則記錄值比實(shí)際偏小,使重力加速度測(cè)量值偏小,C錯(cuò)誤。4.答案(1)24.0080.0(2)如解析圖所示(3)71.558.7(4)b2k解析(1)ΔxAD=ΔxAB+ΔxBC+ΔxCD=24.00cmvAD=ΔxADtAD(2)如圖所示。(3)連接上圖中各點(diǎn),由圖像得截距為58.7,則b=58.7cm/s,k=101.6-58.70.6-0(4)由x=v0t+12at2得v=xt=v0+12at,則vA=b5.答案(2)0.304(6)0.31(7)0.32(8)m2-m1解析(2)要使兩滑塊碰撞后運(yùn)動(dòng)方向相反,應(yīng)使質(zhì)量小的滑塊碰撞質(zhì)量大的滑塊,應(yīng)選取質(zhì)量為0.304kg的滑塊作為A。(6)由于兩段位移大小相等,根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可得k=v1v2=t(7)v1v2的平均值為0(8)發(fā)生彈性碰撞時(shí)滿足動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒,可得m1v0=m1v1+m2v212m1v02=12聯(lián)立解得v1=m1-m2m1+m2v0,v2=2m1m16.答案(1)k(LL0)h412kh(2)見(jiàn)解析解析(1)從打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)時(shí)間內(nèi),彈簧的彈性勢(shì)能減少量為ΔEp彈=12k(L-L0)2-12k(L-L0-h4)2,整理有ΔEp彈=k(LL0)h412kh42;打F點(diǎn)時(shí)鉤碼的速度為v(2)鉤碼機(jī)械能的增加量,即鉤碼動(dòng)能和重力勢(shì)能增加量的總和,若無(wú)阻力做功,則彈簧彈性勢(shì)能的減少量等于鉤碼機(jī)械能的增加量?，F(xiàn)在隨著h增加,兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大,而兩條曲線在縱向的間隔即阻力做的功,則產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的主要原因是鉤碼和紙帶運(yùn)動(dòng)的速度逐漸增大,導(dǎo)致空氣阻力逐漸增大,以至于空氣阻力做的功也逐漸增大。7.答案(1)B(2)1k(3)解析(1)設(shè)小車(chē)和的質(zhì)量為m',斜面傾角為θ,對(duì)鉤碼和小車(chē)以及的系統(tǒng)由牛頓第二定律有mg+m'gsinθμm'gcosθ=(m'+m)a,整理可得a=m(g-a)m'+gsinθ