高考二輪復(fù)習(xí)物理課件（新高考新教材）專題分層突破練16力學(xué)實驗

專題分層突破練16力學(xué)實驗1234567A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,探究做圓周運動的小球當(dāng)質(zhì)量、半徑一定時,所需向心力大小F與角速度ω之間的關(guān)系。甲

乙丙1234567(1)如圖乙所示,若傳動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)動時,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)由此實驗,得到的結(jié)論是_______________________________________

。

1∶21∶4

當(dāng)質(zhì)量、半徑一定時,所需向心力大小F與角速度的二次方ω2成正比關(guān)系1234567解析

(1)左、右塔輪邊緣的線速度相等,則根據(jù)v=ωR,可得

,

A、C兩處的角速度之比為1∶2。(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)由此實驗,得到的結(jié)論是當(dāng)質(zhì)量、半徑一定時,所需向心力大小F與角速度的二次方ω2成正比關(guān)系。12345672.(2023浙江6月選考)在“探究平拋運動的特點”實驗中(1)用圖甲裝置進(jìn)行探究,下列說法正確的是

。

A.只能探究平拋運動水平分運動的特點B.需改變小錘擊打的力度,多次重復(fù)實驗C.能同時探究平拋運動水平、豎直分運動的特點(2)用圖乙裝置進(jìn)行實驗,下列說法正確的是

。

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時必須每次等間距移動C.小鋼球從斜槽M上同一位置由靜止?jié)L下BC1234567(3)用圖丙裝置進(jìn)行實驗,豎直擋板上附有復(fù)寫紙和白紙,可以記下鋼球撞擊擋板時的點跡。實驗時豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端,鋼球從斜槽上P點由靜止?jié)L下,撞擊擋板留下點跡0,將擋板依次水平向右移動x,重復(fù)實驗,擋板上留下點跡1、2、3、4。以點跡0為坐標(biāo)原點,豎直向下建立坐標(biāo)軸y,各點跡坐標(biāo)值分別為y1、y2、y3、y4。測得鋼球直徑為d,則鋼球平拋初速度v0為

。

D1234567解析

(1)兩球同時落地,只能探究平拋運動的豎直分運動是自由落體運動,選項A、C錯誤;實驗時,需要改變小錘擊打的力度,多次重復(fù)實驗,選項B正確。(2)研究平拋運動,斜槽末端必須水平,但軌道沒必要光滑,選項A錯誤;描繪平拋運動的軌跡,沒必要將擋板N等間距移動,選項B錯誤;為了保證平拋運動的初速度一定,小鋼球從斜槽M上同一位置由靜止?jié)L下,選項C正確。12345673.(2023湖南永州三模)某同學(xué)在用單擺測定重力加速度的實驗中,測量5種不同擺長情況下單擺的振動周期,記錄數(shù)據(jù)如下:l/m0.50.80.91.01.2T/s1.421.791.922.022.22T2/s22.023.203.694.084.931234567(1)試以l為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙中作出T2-l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)在某次實驗中,將每次測得的周期T及測得的擺長l代入公式計算重力加速度的值,但每次的測定值總是偏大,其原因可能是

。

A.計算擺長時,只考慮了擺線的長度,沒有加上擺球的半徑B.數(shù)擺動次數(shù)時,在計時的同時,就開始數(shù)1,誤將29次全振動記成了30次C.擺線上端未牢固地固定,振動中出現(xiàn)了松動導(dǎo)致擺線長度變長了9.48答案

作圖見解析

B12345671234567(2)計算擺長時,只考慮了擺線的長度,沒有加上擺球的半徑,會導(dǎo)致擺長偏小,則重力加速度測量值偏小,A錯誤;數(shù)擺動次數(shù)時,在計時的同時,就開始數(shù)1,誤將29次全振動記成了30次,會導(dǎo)致周期測量值偏小,則重力加速度測量值偏大,B正確;擺線上端未牢固地固定,振動中出現(xiàn)了松動導(dǎo)致擺線長度變長了,則記錄值比實際偏小,使重力加速度測量值偏小,C錯誤。12345674.(2023全國甲卷)某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連,右端用細(xì)繩跨過定滑輪和鉤碼相連,鉤碼下落,帶動小車運動,打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示。甲

乙1234567(1)已知打出圖乙中相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔均為0.1s,以打出A點時小車位置為初始位置,將打出B、C、D、E、F各點時小車的位移Δx填到表中,24.0080.01234567(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度

隨時間Δt的變化關(guān)系,如圖丙所示。在圖丙中補(bǔ)全實驗點。答案

如解析圖所示

1234567(3)從實驗結(jié)果可知,小車運動的-Δt圖線可視為一條直線,此直線用方程

=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做勻加速直線運動,得到打出A點時小車瞬時速度大小vA=

,小車的加速度大小a=

。(結(jié)果用字母k、b表示)

71.558.7b2k1234567解析

(1)ΔxAD=ΔxAB+ΔxBC+ΔxCD=24.00

cm(2)如圖所示。

12345671234567B組素能提升練5.(2022全國甲卷)利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進(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動方向相反,應(yīng)選取質(zhì)量為

kg的滑塊作為A。

0.3041234567(3)調(diào)節(jié)B的位置,使得A與B接觸時,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)軌運動,并與B碰撞,分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間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)。多次測量的結(jié)果如下表所示。比較項12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.46k=0.31k20.330.330.331234567(6)表中的k2=

(保留2位有效數(shù)字)。

(7)的平均值為

(保留2位有效數(shù)字)。

(8)理論研究表明,對本實驗的碰撞過程,是否為彈性碰撞可由

判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞,則

的理論表達(dá)式為

(用m1和m2表示),本實驗中其值為

(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),則可認(rèn)為滑塊A與滑塊B在導(dǎo)軌上的碰撞為彈性碰撞。

0.310.320.341234567解析

(2)要使兩滑塊碰撞后運動方向相反,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0.304

kg的滑塊作為A。(8)發(fā)生彈性碰撞時滿足動量守恒和機(jī)械能守恒,可得m1v0=-m1v1+m2v21234566.(2022河北卷)某實驗小組利用鐵架臺、彈簧、鉤碼、打點計時器、刻度尺等器材驗證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律,實驗裝置如圖甲所示。彈簧的勁度系數(shù)為k,原長為L0,鉤碼的質(zhì)量為m。已知彈簧的彈性勢能表達(dá)式為,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

123456(1)在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置,測得此時彈簧的長度為L。接通打點計時器電源。從靜止釋放鉤碼,彈簧收縮,得到了一條點跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖乙所示,紙帶上相鄰兩點之間的時間間隔均為T(在誤差允許范圍內(nèi),認(rèn)為釋放鉤碼的同時打出A點)。從打出A點到打出F點時間內(nèi),彈簧的彈性勢能減少量為

,鉤碼的動能增加量為

,鉤碼的重力勢能增加量為

。

乙

mgh4123456(2)利用計算機(jī)軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到彈簧彈性勢能減少量、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

答案

見解析

123456123456(2)鉤碼機(jī)械能的增加量,即鉤碼動能和重力勢能增加量的總和,若無阻力做功,則彈簧彈性勢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)生這個問題的主要原因是鉤碼和紙帶運動的速度逐漸增大,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。1234567甲

乙

1234567(1)以下說法正確的是

;

A.鉤碼的質(zhì)量應(yīng)該遠(yuǎn)小于智能手機(jī)和小車的質(zhì)量B.細(xì)繩應(yīng)該始終與長木板平行C.不懸掛鉤碼時,應(yīng)使小車和智能手機(jī)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,小車和手機(jī)的質(zhì)量為

;

(3)再利用手機(jī)軟件測出斜面傾角為θ,則小車和智能手機(jī)沿木板運動過程中受摩擦力的大小為

。

B1234567解析

(1)設(shè)小車和手機(jī)的質(zhì)量為m',斜面傾角為θ,對鉤碼和小車以及手機(jī)的系統(tǒng)由牛頓第二定律有mg+m'gsin

θ-μm'gcos

θ=(m'+m)a,整理可得a=+gsin

θ-μgcos

θ,可得本實驗的原理為a與m(g-a)成一次