统考版2023高考物理二轮专题复习专题强化训练13力学实验

专题强化训练13力学实验1．[2022·全国乙卷]用雷达探测一高速飞行器的位置．从某时刻(t＝0)开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1s测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示：t/s0123456x/m050710941759250533294233回答下列问题：(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(2)当x＝507m时，该飞行器速度的大小v＝________m/s；(3)这段时间内该飞行器加速度的大小a＝________m/s2(保留2位有效数字)．2．[2022·北京押题卷]实验小组用如图所示的实验装置探究加速度与物体受力的关系，保持小车的质量M不变，通过改变槽码的个数来改变小车所受的拉力F，通过处理纸带上打出的点来测量小车的加速度a.(1)如图是某次实验时得到的一条纸带，纸带上相邻两计数点之间的时间间隔为T＝0.10s，由图中数据可计算出小车的加速度大小为________m/s2.(2)小明同学根据实验数据作出了a­F图象，如图所示，该图线斜率的物理意义是________________________；该图线不通过原点的原因可能是_______________________．(3)小芳同学实验操作规范．作出了a­F图象，随槽码个数的增加，图线上都发生了弯曲，该同学作出的图象最接近如图中的________．(选填“甲”或“乙”)3．[2022·江西高三三模]某实验小组利用如图所示的实验装置，测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验步骤：①测量一批橡皮泥的重力，记作G：②将装有橡皮泥的滑块(滑块质量未知)放在水平木板上，通过水平细绳与固定弹簧测力计相连，如图所示．在A端向右拉动木板，待弹簧测力计示数稳定后，记录弹簧测力计的示数F；③改变滑块上橡皮泥的重力，重复步骤②.实验记录的数据如表所示：G/N1.001.502.002.503.003.50F/N0.390.510.590.610.810.90完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定坐标系上作出F­G图线．(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留两位有效数字)．4．如图为一同学利用压力传感器探究弹力与弹簧伸长量关系的装置示意图，水平放置的压力传感器上叠放着连接轻弹簧的重物，左侧固定有竖直刻度尺．静止时弹簧上端的指针指示如图所示，表格中记录此时压力传感器的示数为6.00N；竖直向上缓慢地拉动弹簧，分别记录指针示数和对应的传感器示数如表中所示．传感器示数FN(N)6.004.003.001.000指针示数x(cm)14.6015.8118.1919.40(1)补充完整表格中直尺的读数________；(2)在以传感器示数FN为纵轴、指针示数x为横轴的坐标系中，描点画出FN­x图象，并根据图象求得弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留3位有效数字)．5．[2022·湖南株洲一模]某同学将小车左端与纸带相连，纸带穿过打点计时器，小车通过滑轮用重物牵引，测得小车的加速度为0.72m/s2.将小车左侧的纸带取下，将具有加速度测量功能的智能手机固定在小车上来测量加速度(实验的其他条件不变)，如图甲所示，让重物落下，开始测量小车的加速度，直至小车接触到制动器后结束测量．在智能手机上显示了如图乙所示的画面，图中纵轴为加速度，横轴为时间，且智能手机测量的是以小车的前进方向为正方向的加速度，小车停止前的加速度超过了图表的显示范围．(1)智能手机测得的小车的加速度约为________m/s2(保留2位有效数字)．(2)智能手机和打点计时器测得的加速度有明显差异，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)根据图乙可知小车与制动器碰撞前的速度约为__________m/s(保留3位有效数字)．6．[2022·福建厦门三模]某研究小组采用了如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验的主要步骤是：一根不可伸长的细线一端系一直径为d的金属小球(可视为质点)，另一端固定于O点，记下小球静止时球心的位置A，并在A处放置一个光电门．现将小球拉至距A高度为h处，由静止释放，记下小球通过光电门时的挡光时间t，重力加速度为g.(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d＝________mm；(2)验证机械能守恒定律的表达式为________(用d、g、h、t表示)；(3)撤去光电门，在O点安装一力传感器测细线拉力，记下小球静止时力传感器的示数F0，再将小球拉至距A高度为h处由静止释放，记下小球摆动过程中力传感器的最大示数F，则还需再测量________(限1个物理量)，即可验证机械能守恒定律．7．[2022·北京押题卷]如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系．图1中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影．实验时，先使A球多次从斜轨上位置P静止释放，找到其平均落地点的位置E.然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，分别找到碰后A球和B球落点的平均位置D和F.用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF.测得A球的质量为mA，B球的质量为mB.图1(1)实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度．①实验必须满足的条件有________．A．两球的质量必须相等B．轨道末端必须水平C．A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放②“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是________________．A．运动过程中，小球的机械能保持不变B．平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比(2)当满足表达式__________________时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果再满足表达式________________时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞.(用所测物理量表示)(3)某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为16mA、13mA、12mA的B球．将A球三次从斜轨上位置P静止释放，分别与三个质量不同的B球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离O点的距离OD、OE、OF，记为x1、x2、x3.将三组数据标在x1­x3图中．从理论上分析，图2图2专题强化训练13力学实验1．解析：(1)根据表中数据可以求得第1s内、第2s内、第3s内、第4s内、第5s内、第6s内飞行器的位移分别为x1＝507m、x2＝587m、x3＝665m、x4＝746m、x5＝824m、x6＝904m，在误差允许的范围内，相邻相等时间内的位移之差近似相等，即满足Δx＝aT2，可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动．(2)对于匀加速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，所以当x＝507m时，该飞行器速度的大小v＝10942m/s＝547m/s.(3)根据逐差法可知这段时间内该飞行器加速度的大小a＝x36-x033T2＝答案：(1)在误差允许的范围内，相邻相等时间内的位移之差近似相等(2)547(3)792．解析：(1)根据匀变速直线运动的推论，即Δx＝aT2可得a＝x24-x022T2＝8.8×(2)根据牛顿第二定律可得F＝ma变形有a＝Fm(3)随着F的增大，不满足M≫m时，此时有mg－F＝ma，F＝Ma解得加速度为a＝mgm+M，因此加速度会偏小，a­F图象，最后会略微向答案：(1)0.4(2)小车质量的倒数没有平衡阻力或平衡阻力不足(3)甲3．解析：(1)依题意，根据题表格中的数据，描点连线如图所示(2)待弹簧测力计示数稳定后，弹簧测力计的示数等于滑块与木板间的滑动摩擦力，根据F＝f＝μ(G木＋G)可知，图线的斜率表示滑块与木板间的动摩擦因数，则μ＝0.90-0.40N3.50-1.00答案：(1)见解析图(2)0.20(0.18～0.22均可)4．解析：(1)直尺的最小刻度为1mm，根据直尺的读数规则可知，估读到最小刻度的下一位，故读数为12.20cm.(2)根据表格数据做出图象，如图所示由题意可知FN＋F＝mg，则FN＝mg－kΔx，即FN＝mg－k(x－x0)，得图象的斜率绝对值为弹簧的劲度系数，由图象可知k＝ΔFNΔx＝6答案：(1)12.20(2)见解析图83.3(82.0～83.8都算正确)5．解析：(1)由图乙可以读出加速度大约为0.60m/s2.(2)智能手机测得的加速度明显比打点计时器测得的加速度小，原因是小车上放置了智能手机，整体的质量增加，使整体所受的摩擦力增大，整体受到的合外力减小，则整体的加速度减小．(3)从图乙可以看出从2.5s到4.3s小车一直以大小约为0.60m/s2的加速度做匀加速运动，因为a­t图与坐标轴围成的面积表示速度变化量，所以Δv＝aΔt＝0.60×1.8m/s＝1.08m/s，故小车与制动器碰撞前的速度约为1.08m/s.答案：(1)0.60(2)小车上放置了智能手机，整体的质量增加，使整体所受的摩擦力增大，整体受到的合外力减小，则整体的加速度减小(3)1.086．解析：(1)主尺上的示数为12mm，游标尺上的第2条刻度线和主尺的某一刻度线对齐，分度值为0.1mm，所以最后读数为12mm＋2×0.1mm＝12.2mm.(2)小球经过光电门时的速度为v＝d对小球下摆过程，由机械能守恒定律可得mgh＝12mv2＝12由此得出，只需验证gh＝12(3)由图可知小球在最低点时，由绳子的拉力和重力的合力提供向心力，可得F－F0＝mv则12mv2＝12(F－F0)L＝mgh＝F故还需要测量细线的长度L，即可验证机械能守恒定律．答案：(1)12.2(2)gh＝12dt27．解析：(1)①为防止碰后小球A反弹，应使A的质量大于B的质量，A错误；为保证小球做平抛运动，轨道末端必须水平，故B正确；为保证小球A到轨道末端时的速度相等，A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放，故C正确．故选BC.②小球做平抛运动的过程，有h＝12gt2，x＝v整理得t＝2hg，x＝v2hg，发现，平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比．(2)因为可用小球做平抛运动的水平射程来代替小球抛出时的速度，根据动量守恒有mAv0＝mAv1