2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)真題精練專題十七實驗探究第41練力學(xué)實驗課件

第41練

力學(xué)實驗1.[2023全國甲·23,10分,難度★★★☆☆]某同學(xué)利用如圖(a)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(b)所示.位移區(qū)間ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.3066.073.087.394.6

1.【參考答案】

(1)24.00(1分)

80.0(2分)

(2)如圖所示(補全實驗點即可給分,1分)

(3)70.0(2分)

59.0(2分)

(4)b(1分)

2k(1分)解析

2.[2022北京·16,10分,難度★★★☆☆]

某同學(xué)利用自由落體運動測量重力加速度,實驗裝置如圖1所示,打點計時器接在頻率為50.0Hz的交流電源上.

使重錘自由下落,打點計時器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點跡.挑出點跡清晰的一條紙帶,依次標出計數(shù)點1、2、…、8,相鄰計數(shù)點之間還有1個計時點.分別測出相鄰計數(shù)點之間的距離x1、x2、…、x7,并求出打點2、3、…、7時對應(yīng)的重錘的速度.在坐標紙上建立v-t坐標系,根據(jù)重錘下落的速度作出v-t圖線并求重力加速度.

(1)圖2為紙帶的一部分,打點3時,重錘下落的速度v3=

m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

(2)除點3外,其余各點速度對應(yīng)的坐標點已在圖3坐標系中標出,請在圖中標出速度v3對應(yīng)的坐標點,并作出v-t圖線.(3)根據(jù)圖3,實驗測得的重力加速度g=

m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

(4)某同學(xué)居家學(xué)習(xí)期間,注意到一水龍頭距地面較高,而且發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水龍頭閥門可實現(xiàn)水滴逐滴下落,并能控制相鄰水滴開始下落的時間間隔,還能聽到水滴落地時發(fā)出的清脆聲音.于是他計劃利用手機的秒表計時功能和刻度尺測量重力加速度.為準確測量,請寫出需要測量的物理量及對應(yīng)的測量方法.2.【參考答案】(1)1.15(2分)

(2)如圖所示(2分)

(3)9.79(2分)

(4)見解析(4分)解析

3.[2021廣東·11,7分,難度★★★☆☆]某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù).緩沖裝置如圖所示,固定在斜面上的透明有機玻璃管與水平面夾角為30°,彈簧固定在有機玻璃管底端.實驗過程如下:先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺,再將單個質(zhì)量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內(nèi)徑)逐個從管口滑進,每滑進一個鋼球,待彈簧靜止,記錄管內(nèi)鋼球的個數(shù)n和彈簧上端對應(yīng)的刻度尺示數(shù)Ln,數(shù)據(jù)如表所示.實驗過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi).采用逐差法計算彈簧壓縮量,進而計算其勁度系數(shù).

3.【參考答案】(1)6.04(2分)

6.05(1分)

(2)3(2分)

(3)48.6(2分)解析

4.[2022山東·13,6分,難度★★★☆☆]在天宮課堂中,我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實驗.受此啟發(fā),某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計了測量物體質(zhì)量的實驗,如圖甲所示.主要步驟如下:①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上,加速度傳感器固定在滑塊上;②接通氣源,放上滑塊,調(diào)平氣墊導(dǎo)軌;③將彈簧左端連接力傳感器,右端連接滑塊.彈簧處于原長時滑塊左端位于O點,A點到O點的距離為5.00cm,拉動滑塊使其左端處于A點,由靜止釋放并開始計時;④計算機采集獲取數(shù)據(jù),得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時間t變化的圖象,部分圖象如圖乙所示.回答以下問題(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字):(1)彈簧的勁度系數(shù)為

N/m.

(2)該同學(xué)從圖乙中提取某些時刻F與a的數(shù)據(jù),畫出a-F圖象如圖丙中Ⅰ所示,由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為

kg.

(3)該同學(xué)在滑塊上增加待測物體,重復(fù)上述實驗步驟,在圖丙中畫出新的a-F圖象Ⅱ,則待測物體的質(zhì)量為

kg.

解析

O1O2O3O4O5O6y/cm2.956.529.2713.2016.6119.90x/cm5.958.8110.7412.4914.0515.2835.477.6115.3156.0197.4233.55.[2022福建·11,6分,難度★★★☆☆]某實驗小組利用圖(a)所示裝置驗證小球平拋運動的特點.實驗時,先將斜槽固定在貼有復(fù)寫紙和白紙的木板邊緣,調(diào)節(jié)槽口水平并使木板豎直;把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點O,建立xOy坐標系.然后從斜槽上固定的位置釋放小球,小球落到擋板上并在白紙上留下印跡.上下調(diào)節(jié)擋板進行多次實驗.實驗結(jié)束后,測量各印跡中心點O1、O2、O3…的坐標,并填入表格中,計算對應(yīng)的x2值.(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖(b)給出的坐標紙上補上O4數(shù)據(jù)點,并繪制y-x2圖線.(2)由y-x2圖線可知,小球下落的高度y與水平距離的平方x2呈

(填“線性”或“非線性”)關(guān)系,由此判斷小球下落的軌跡是拋物線.

(3)由y-x2圖線求得斜率k,小球做平拋運動的初速度表達式為v0=

(用斜率k和重力加速度g表示).

(4)該實驗得到的y-x2圖線常不經(jīng)過原點,可能的原因是

.

解析

6.[2022廣東·11,7分,難度★★★☆☆]某實驗小組為測量小球從某一高度釋放,與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機械能損失,設(shè)計了如圖(a)所示的裝置,實驗過程如下:(1)讓小球從某一高度由靜止釋放,與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈.調(diào)節(jié)光電門位置,使小球從光電門正上方釋放后,在下落和反彈過程中均可通過光電門.(2)用螺旋測微器測量小球的直徑,示數(shù)如圖(b)所示,小球直徑d=

mm.

(3)測量時,應(yīng)

(選填“A”或“B”,其中A為“先釋放小球,后接通數(shù)字計時器”,B為“先接通數(shù)字計時器,后釋放小球”).記錄小球第一次和第二次通過光電門的遮光時間t1和t2.

(4)計算小球通過光電門的速度,已知小球的質(zhì)量為m,可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機械能損失ΔE=

(用字母m、d、t1和t2表示).

(5)若適當調(diào)高光電門的高度,將會

(選填“增大”或“減小”)因空氣阻力引起的測量誤差.

解析7.[2022全國甲·23,10分,難度★★★☆☆]利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究.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.

12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.460.31k20.330.330.33

解析

8.[2023新課標·23,12分,難度★★★☆☆]一學(xué)生小組做“用單擺測量重力加速度的大小”實驗.(1)用實驗室提供的螺旋測微器測量擺球直徑.首先,調(diào)節(jié)螺旋測微器,擰動微調(diào)旋鈕使測微螺桿和測砧相觸時,發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動刻度上的零刻度線未對齊,如圖(a)所示,該示數(shù)為

mm;螺旋測微器在夾有擺球時示數(shù)如圖(b)所示,該示數(shù)為

mm,則擺球的直徑為

mm.

(2)單擺實驗的裝置示意圖如圖(c)所示,其中角度盤需要固定在桿上的確定點O處,擺線在角度盤上所指的示數(shù)為擺角的大小.若將角度盤固定在O點上方,則擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時,實際擺角

5°(填“大于”或“小于”).

(3)某次實驗所用單擺的擺線長度為81.50cm,則擺長為

cm.實驗中觀測到從擺球第1次經(jīng)過最低點到第61次經(jīng)過最低點的時間間隔為54.60s,則此單擺周期為

s,該小組測得的重力加速度大小為

m/s2.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字,π2取9.870)

8.【參考答案】

(1)0.008(0.007~0.009均可,1分)

20.035(20.034~20.036均可,1分)

20.027(20.025~20.029均可,2分)

(2)大于(2分)

(3)82.5(2分)

1.82(2分)

9.83(2分)解析

9.[2022湖北·12,7分,難度★★★☆☆]某同學(xué)設(shè)計了一個用拉力傳感器驗證機械能守恒定律的實驗.一根輕繩一端連接固定的拉力傳感器,另一端連接小鋼球,如圖甲所示.拉起小鋼球至某一位置由靜止釋放,使小鋼球在豎直平面內(nèi)擺動,記錄鋼球擺動過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值Tmax和最小值Tmin.改變小鋼球的初始釋放位置,重復(fù)上述過程.根據(jù)測量數(shù)據(jù)在直角坐標系中繪制的Tmax-Tmin圖象是一條直線,如圖乙所示.新考法(1)若小鋼球擺動過程中機械能守恒,則圖乙中直線斜率的理論值為

.

(2)由圖乙得:直線的斜率為

,小鋼球的重力為

N.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(3)該實驗系統(tǒng)誤差的主要來源是

(單選,填正確答案標號).

A.小鋼球擺動角度偏大B.小鋼球初始釋放位置不同C.小鋼球擺動過程中有空氣阻力

解析釋放位置不同是本實驗的必要條件,與系統(tǒng)誤差沒有必然聯(lián)系,選項B錯誤;小鋼球擺動過程中有空氣阻力做功,導(dǎo)致機械能減小,所以選項C正確.10.[2023湖南·11,7分,難度★★★☆☆]某同學(xué)探究彈簧振子振動周期與質(zhì)量的關(guān)系,實驗裝置如圖(a)所示,輕質(zhì)彈簧上端懸掛在鐵架臺上,下端掛有鉤碼,鉤碼下表面吸附一個小磁鐵,其正下方放置智能手機,手機中的磁傳感器可以采集磁感應(yīng)強度實時變化的數(shù)據(jù)并輸出圖象,實驗步驟如下:新考法(1)測出鉤碼和小磁鐵的總質(zhì)量m;(2)在彈簧下端掛上該鉤碼和小磁鐵,使彈簧振子在豎直方向做簡諧運動,打開手機的磁傳感器軟件,此時磁傳感器記錄的磁感應(yīng)強度變化周期等于彈簧振子振動周期;(3)某次采集到的磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t變化的圖象如圖(b)所示,從圖中可以算出彈簧振子振動周