高考物理二輪復(fù)習(xí)專題分層突破練17力學(xué)實(shí)驗(yàn)(含解析)

專題分層突破練17力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.為了探究在橡皮條彈力作用下小車的運(yùn)動(dòng),某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn),由靜止釋放小車,小車在處于伸長(zhǎng)狀態(tài)的橡皮條彈力的作用下向左運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖乙所示,計(jì)時(shí)點(diǎn)0為打下的第一個(gè)點(diǎn),兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T,該同學(xué)在測(cè)出計(jì)時(shí)點(diǎn)2、3、4到計(jì)時(shí)點(diǎn)0的距離x1、x2、x3后,將紙帶由圖示位置剪斷,將每段紙帶的下端對(duì)齊,依次并排粘貼在直角坐標(biāo)系中,連接各段紙帶上端的中點(diǎn)畫出平滑曲線如圖丙所示。對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究可知:處理數(shù)據(jù)時(shí),圖丙縱軸取每段紙帶的平均速度參量,橫軸取時(shí)間參量,計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3的速度分別為v2、v3,則圖中vA表示。

A.v3 B.vC.x2-2.一個(gè)礦區(qū)的重力加速度偏大,某同學(xué)“用單擺測(cè)定重力加速度”實(shí)驗(yàn)探究該問(wèn)題。(1)用最小分度為毫米的米尺測(cè)得擺線的長(zhǎng)度為990.8mm,用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)得擺球的直徑如圖所示,擺球的直徑為mm。

(2)把擺球從平衡位置拉開一個(gè)小角度由靜止釋放,使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng),用秒表測(cè)出單擺做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間,秒表讀數(shù)如圖所示,讀出所經(jīng)歷的時(shí)間,單擺的周期為s。

(3)測(cè)得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹閙/s2。(保留3位有效數(shù)字)

3.(2020廣東高三二模)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,橡皮條一端固定在貼有白紙的水平木板上P點(diǎn),另一端拴上兩根細(xì)繩,每根細(xì)繩分別連著量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì)A和B,平行于木板沿兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)。某次實(shí)驗(yàn),當(dāng)橡皮條與兩細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)被拉到O點(diǎn)時(shí),兩細(xì)繩剛好相互垂直,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖甲所示。(1)兩細(xì)繩對(duì)結(jié)點(diǎn)的拉力大小可由A、B分別讀出:FA=N和FB=N;

(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙的方格紙(一小格邊長(zhǎng)表示0.5N)上畫出這兩個(gè)力及它們合力的圖示。4.(2020北京高三二模)如圖甲所示,在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)中,A、B兩球半徑相同。先讓質(zhì)量為m1的A球從斜槽上某一固定位置C由靜止開始滾下,從軌道末端拋出,落到位于水平地面的復(fù)寫紙上,在下面的白紙上留下痕跡。重復(fù)上述操作10次,得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把質(zhì)量為m2的B球放在水平軌道末端,讓A球仍從位置C由靜止?jié)L下,A球和B球碰撞后,分別在白紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡,重復(fù)操作10次。M、P、N為三個(gè)落點(diǎn)的平均位置,未放B球時(shí),A球的落點(diǎn)是P點(diǎn),O點(diǎn)是軌道末端在記錄紙上的豎直投影點(diǎn),如圖乙所示。(1)為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,A球碰后要沿原方向運(yùn)動(dòng),兩個(gè)小球的質(zhì)量應(yīng)滿足m1m2(選填“>”或“<”)。

(2)實(shí)驗(yàn)中,不容易直接測(cè)定小球碰撞前后的速度。但是,可以通過(guò)僅測(cè)量(填選項(xiàng)前的符號(hào)),間接地解決這個(gè)問(wèn)題。

A.小球開始釋放高度hB.小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移(3)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的條件和操作要求,下列說(shuō)法正確的是。

A.斜槽軌道必須光滑B.斜槽軌道末端必須水平C.B球每次的落點(diǎn)一定是重合的D.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,復(fù)寫紙和白紙都可以移動(dòng)(4)已知A、B兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2,三個(gè)落點(diǎn)位置與O點(diǎn)距離分別為OM、OP、ON。在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),若滿足關(guān)系式,則可以認(rèn)為兩球碰撞前后的總動(dòng)量守恒。

5.(2020四川高三三模)新型電子秤是采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)一體化的電子稱量裝置,具有去皮清零功能,即先將容器置于電子秤上,按下去皮按鈕清零后再把被測(cè)物品放進(jìn)容器里,待物品靜止時(shí),電子秤受到的壓力大小數(shù)值上等于物品受到的重力大小,通過(guò)當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膿Q算,可以測(cè)出物品的質(zhì)量。現(xiàn)用該電子秤探究小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力與半徑的關(guān)系。某物理興趣小組到實(shí)驗(yàn)室取來(lái)該電子秤、半徑不同的光滑半圓軌道和小球等器材做了下列探究實(shí)驗(yàn),整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程忽略空氣阻力的影響:(1)將小球靜置于電子秤上,根據(jù)示數(shù)得到壓力為F0,將半徑為R的半圓軌道放在電子秤上并去皮清零。然后將小球從半圓軌道的邊緣由靜止釋放,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),可由電子秤的示數(shù)得到其壓力為;

(2)將半徑為R的半圓軌道換為半徑為1.5R、2R……的半圓軌道放在電子秤上并清零,同樣將小球從半圓軌道的邊緣由靜止釋放,觀察并記錄電子秤的讀數(shù);(3)進(jìn)行多次試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):隨軌道半徑增大,小球?qū)壍赖膲毫?小球在軌道最低點(diǎn)的動(dòng)能(選填“增大”“減小”或“不變”)。

6.(2020四川瀘縣五中高三三模)某興趣小組為研究一種蠟燭在水中的浮力,設(shè)置了如圖的實(shí)驗(yàn)裝置,透明玻璃管中裝有水,蠟燭用針固定在管的底部,當(dāng)拔出細(xì)針時(shí),蠟燭能夠上浮。為研究蠟燭的運(yùn)動(dòng)情況,采用了智能手機(jī)的頻攝功能,拍攝頻率為10Hz。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中拍攝了100多張照片,取開始不久某張照片編號(hào)為0,然后依次編號(hào),并取出編號(hào)為10的倍數(shù)的照片,使用照片編輯軟件將照片依次排列處理,以照片編號(hào)0的位置為起點(diǎn),測(cè)量數(shù)據(jù),最后建立坐標(biāo)系描點(diǎn)作圖,縱坐標(biāo)為位移,橫坐標(biāo)為照片編號(hào),如圖所示。(1)通過(guò)計(jì)算機(jī)擬合發(fā)現(xiàn)各點(diǎn)連線近似于拋物線,則蠟燭上升的加速度為m/s2(保留2位有效數(shù)字)

(2)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,忽略蠟燭運(yùn)動(dòng)受到的粘滯力,若要求蠟燭受到的浮力,還需要測(cè)量。

參考答案專題分層突破練17力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.C解析根據(jù)題意可知,圖像橫軸用紙帶的寬度體現(xiàn)時(shí)間,縱軸用點(diǎn)與點(diǎn)的間距折算速度,則vA=x2-x1T,ABD2.答案(1)18.4(2)2.0(3)9.86解析(1)由圖所示的游標(biāo)卡尺可知,主尺示數(shù)是18mm,游標(biāo)尺示數(shù)是4×0.1mm=0.4mm,游標(biāo)卡尺所示是18mm+0.4mm=18.4mm;(2)由圖所示的秒表可知,秒表分針示數(shù)是1.5min,秒針示數(shù)是10.0s,則秒表示數(shù)是100.0s,則單擺周期T=tN=100.050(3)單擺擺長(zhǎng)l=L+d2=990.8+18.42=1000.0mm=1.0000m,由單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知,g=4π2l3.答案(1)4.00N2.50N(2)解析(1)由圖甲中可知,彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)分別為4.00N和2.50N;(2)由于每格為0.5N,故FA、FB分別為8格和5格,故力的圖示如圖所示。4.答案(1)>(2)C(3)B(4)m1·OP=m1·OM+m2·ON解析(1)要使入射小球m1碰后不被反彈,應(yīng)該滿足m1>m2(2)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中,即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系,直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,若落地高度不變,則運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變,因此可以用水平射程大小來(lái)體現(xiàn)水平速度大小,故需要測(cè)量水平射程,AB錯(cuò)誤,C正確;故選C;(3)實(shí)驗(yàn)中,斜槽軌道不一定需要光滑,但是斜槽軌道末端必須水平,保證小球做平拋運(yùn)動(dòng),實(shí)驗(yàn)中,復(fù)寫紙和白紙位置不可以移動(dòng),B球每次的落點(diǎn)不一定是重合的,ACD錯(cuò)誤,B正確。故選B;(4)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)可知,落地高度相同,則運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,設(shè)落地時(shí)間為t,則v0=OPt,v1=OMt,v2而動(dòng)量守恒的表達(dá)式是m1v0=m1v1+m2v2若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,則需要驗(yàn)證表達(dá)式m1OP=m1OM+m2ON即可。5.答案(1)3F0(3)不變?cè)龃蠼馕?1)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,此時(shí)小球所受支持力為FN,小球由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程,由動(dòng)能定理得mgR=12mv2-小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律得FN-mg=mv聯(lián)立解得FN=3mg=3F0由牛頓第三定律得,電子秤的壓力示數(shù)為3F0。(3)由(1)中的計(jì)算結(jié)果可知,小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),小球?qū)壍赖膲毫κ冀K為自身重力的3倍,與軌道半徑無(wú)關(guān),所以隨軌道半徑增大,小球?qū)壍赖膲毫Σ蛔儭Ｓ?1)中的計(jì)算結(jié)果可知,小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于mgR,則軌道半徑增大,小球在軌道最低點(diǎn)的動(dòng)能也增大。6.答案(1)1.4×10-2(或0.014)(2)蠟燭的質(zhì)量m解析