專題19 力學(xué)實(shí)驗(yàn)1

2022年全國大市名校高三期末一模物理試題解析匯編（第一期）力學(xué)實(shí)驗(yàn)（二）1、（2022·湖北省荊門市高三元月調(diào)考）用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，將一端帶定滑輪的長木板放在水平實(shí)驗(yàn)桌面上，實(shí)驗(yàn)小車通過輕細(xì)繩跨過定滑輪與砂桶相連，小車與紙帶相連，打點(diǎn)計時器所用交流電的頻率為f＝50Hz.平衡摩擦力后，在保持實(shí)驗(yàn)小車質(zhì)量不變的情況下，放開砂桶，小車加速運(yùn)動，處理紙帶得到小車運(yùn)動的加速度為；改變砂桶中沙子的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次．（1）在驗(yàn)證“質(zhì)量一定，加速度與合外力關(guān)系”時，某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的圖象，其中圖線不過原點(diǎn)并在末端發(fā)生了彎曲現(xiàn)象，產(chǎn)生這兩種現(xiàn)象的原因可能有_____．A．木板右端墊起的高度過?。雌胶饽Σ亮Σ蛔悖〣．木板右端墊起的高度過大（即平衡摩擦力過度）C．砂桶和沙子的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量（即）D．砂桶和沙子的總質(zhì)量未遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量．（2）實(shí)驗(yàn)過程中打出的一條理想紙帶如圖丙所示，圖中、、、、、、為相鄰的計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未畫出，則小車運(yùn)動的加速度＝_____.（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）（3）小車質(zhì)量一定，改變砂桶中沙子的質(zhì)量，砂桶和沙子的總質(zhì)量為，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的小車加速度與砂桶和沙子的總質(zhì)量之間的關(guān)系圖象如圖丁所示，則小車的質(zhì)量_____.（g=10m/s2）【答案】(1).BD(2).(3).【解析】(1)圖線不過原點(diǎn)且力為零時小車加速度不為零；所以木板右端墊起高度過大（即平衡摩擦力過度）圖線末端發(fā)生了彎曲現(xiàn)象，是因?yàn)楫?dāng)砂桶和沙子的總質(zhì)量未遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量后，繩上拉力小于砂桶和沙子的總重力．故答案為BD(2)相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未畫出，則兩計數(shù)點(diǎn)間時間間隔小車運(yùn)動的加速度(3)設(shè)繩子拉力為，對砂桶和沙子受力分析，由牛頓第二定律可得：對小車和砝碼受力分析，由牛頓第二定律可得：聯(lián)立解得：，整理得：由關(guān)系圖象可得：，解得：2、（2022·河南省洛陽市高三一模）某同學(xué)用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有220Hz、30Hz和40Hz，打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他條件進(jìn)行推算。（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計時器打出B點(diǎn)時，重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度的大小為________。（2）已測得s1=，s2=，s3=；當(dāng)重力加速度大小為s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1％。由此推算出f為_________Hz?！敬鸢浮?1).(2).(3).40【解析】(1)[1][2]根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得：由速度公式vC=vB+aT可得：a=(2)[3]由牛頓第二定律可得：=ma所以a=結(jié)合(1)解出的加速度表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)可得f=40HZ3、（2022·河北省衡水中學(xué)下學(xué)期高三一調(diào)）.某小組設(shè)計了一個研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)裝置，在拋出點(diǎn)O的正前方，豎直放置一塊毛玻璃．他們利用不同的頻閃光源，在小球拋出后的運(yùn)動過程中光源閃光，會在毛玻璃上出現(xiàn)小球的投影點(diǎn)，在毛玻璃右邊用照相機(jī)進(jìn)行多次曝光，拍攝小球在毛玻璃上的投影照片如圖1，小明在O點(diǎn)左側(cè)用水平的平行光源照射，得到的照片如圖3；如圖2，小紅將一個點(diǎn)光源放在O點(diǎn)照射重新實(shí)驗(yàn)，得到的照片如圖4已知光源的閃光頻率均為31Hz，光源到玻璃的距離L=，兩次實(shí)驗(yàn)小球拋出時的初速度相等．根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可求出：(結(jié)果均保留兩位小數(shù))（1）重力加速度的大小為___________m/s2，投影點(diǎn)經(jīng)過圖3中M位置時的速度大小為___________m/s（2）小球平拋時的初速度大小為_____________m/s【答案】(1).(2).(3).【解析】（1）若用平行光照射，則球在毛玻璃上的投影即為小球豎直方向上的位移，由得：投影點(diǎn)經(jīng)過圖3中M位置時的速度大?。?）設(shè)小球在毛玻璃上的投影NB=Y則經(jīng)過時間t后小球運(yùn)動的水平位移為；豎直位移為，由相似三角形得：則：結(jié)合圖4可得：4、（2022·廣東省珠海市高三上學(xué)期期末）圖甲是某同學(xué)驗(yàn)證動能定理的實(shí)驗(yàn)裝置。其步驟如下：A.易拉罐內(nèi)盛上適量細(xì)沙，用輕繩通過滑輪連接在小車上，小車連接紙帶。合理調(diào)整木板傾角，讓小車沿木板勻速下滑。B.取下輕繩和易拉罐，測出易拉罐和細(xì)沙的質(zhì)量m1以及小車質(zhì)量m2。C.撤去細(xì)繩和易拉罐后，換一條紙帶，讓小車由靜止釋放，打出的紙帶如圖乙(中間部分未畫出)，O為打下的第一點(diǎn)。己知打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)時間間隔為T，重力加速度為g。(1)步驟C中小車所受的合外力大小為___(2)為驗(yàn)證從O—C過程中小車合外力做功與小車動能變化的關(guān)系，測出BD間的距離為，OC間距離為，則C點(diǎn)速度大小為___，需要驗(yàn)證的關(guān)系式為____(用所測物理量的符號表示)?！敬鸢浮?1).（1）m1g；(2).（2），(3).【解析】（1）[1]小車勻速下滑時受到重力、支持力、摩擦力和輕繩的拉力，合力為零；撤去拉力后，其余力不變，故合力等于撤去輕繩的拉力，而輕繩的拉力等于易拉罐和細(xì)沙的重力，所以小車所受的合外力為m1g；（2）[2]勻變速直線運(yùn)動的平均速度等于中間時刻瞬時速度，故；[3]動能增量為：，合力的功為：，需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：5、（2022·福建省廈門市高三上學(xué)期期末）小米同學(xué)用圖所示裝置探究物體的加速度與力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時保持小車(含車中重物)的質(zhì)量不變，細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力視為小車受到的合力F，用打點(diǎn)計時器測出小車運(yùn)動的加速度a。（1）下列操作中，是為了保證“細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力視為小車受到的合力F”這一條件的有（）A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將木板遠(yuǎn)離定滑輪一端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力B．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪高度，使定滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行C．小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于鉤碼的質(zhì)量D．實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)先接通打點(diǎn)計時器電源，后釋放小車（2）如圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的5個計數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)之間都有4個點(diǎn)跡未標(biāo)出，測出各計數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)間的距離。已知所用電源的頻率為50Hz，則小車的加速度a＝________m/s2。（結(jié)果保留兩位小數(shù)）（3）改變細(xì)線下端鉤碼的個數(shù)，得到a－F圖象如圖所示，造成圖線不過原點(diǎn)的原因可能是__________?！敬鸢浮?1).AB(2).(3).平衡摩擦力過度【解析】（1）[1]．A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將木板遠(yuǎn)離定滑輪一端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力，這樣細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力才能視為小車受到的合力F，選項A正確；B．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪高度，使定滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行，這樣細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力才能視為小車受到的合力F，選項B正確；C．要使得細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力等于小車受到的合力，則要使得小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，選項C錯誤；D．實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)先接通打點(diǎn)計時器電源，后釋放小車，這一操作對保證“細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力視為小車受到的合力F”這一條件無影響，選項D錯誤；故選AB。（2）[2]．根據(jù)可得小車的加速度（3）[3]．由圖像可知，小車上拉力為零時就有了加速度，可知是由于平衡摩擦力時木板抬的過高，平衡摩擦力過度引起的。6、（2022·安徽省安慶市高三上學(xué)期期末）某物理興趣小組的同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，輕繩一端固定在光滑固定轉(zhuǎn)軸O處，另一端系一小球．（1）張小明同學(xué)在小球運(yùn)動的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)附近分別放置了一組光電門，用螺旋測微器測出了小球的直徑，如圖乙所示，則小球的直徑d＝____mm，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動，測出小球經(jīng)過最高點(diǎn)的擋光時間為Δt1，經(jīng)過最低點(diǎn)的擋光時間為Δt2.（2）戴小軍同學(xué)在光滑水平轉(zhuǎn)軸O處安裝了一個拉力傳感器，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，通過拉力傳感器讀出小球在最高點(diǎn)時繩上的拉力大小是F1，在最低點(diǎn)時繩上的拉力大小是F2.（3）如果要驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)機(jī)械能守恒，張小明同學(xué)還需要測量的物理量有_____（填字母代號）．戴小軍同學(xué)還需要測量的物理量有______（填字母代號）．A．小球的質(zhì)量mB．輕繩的長度LC．小球運(yùn)行一周所需要的時間T（4）根據(jù)張小明同學(xué)的思路，請你寫出驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式：________________(用題目所給得字母表示）（5）根據(jù)戴小軍同學(xué)的思路，請你寫出驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式：____________________(用題目所給得字母表示）【答案】(1).(2).B(3).A(4).(5).F2－F1＝6mg【解析】（1）[1]．螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為mm，可動刻度讀數(shù)為×mm，故最終讀數(shù)為兩者相加，即mm.（3）[2][3]．根據(jù)小明同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，小球在最高點(diǎn)的速度大小為v1＝小球在最低點(diǎn)的速度大小為v2＝設(shè)輕繩長度為L，則從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)依據(jù)機(jī)械能守恒定律有化簡得所以小明同學(xué)還需要測量的物理量是輕繩的長度L；根據(jù)小軍同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)小球做圓周運(yùn)動的半徑為r，則小球在最低點(diǎn)有在最高點(diǎn)有從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)依據(jù)機(jī)械能守恒定律有聯(lián)立方程化簡得F2－F1＝6mg所以小軍同學(xué)還需要測量的物理量就是小球的質(zhì)量m.（4）[4]．由（3）可知，根據(jù)小明同學(xué)的思路，驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式為（5）[5]．由（3）可知，根據(jù)小軍同學(xué)的思路，驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式為F2－F1＝6mg.7、（2022·福建省南平市高三一模）某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證鉤碼與滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，主要步驟如下：①鉤碼的質(zhì)量為m，用天平測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量為M，用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，用刻度尺測量兩光電門之間的距離s；②調(diào)節(jié)旋鈕使氣墊導(dǎo)軌水平，同時調(diào)節(jié)輕滑輪