2025届高考物理二轮复习专题六第1讲力学实验作业含解析

PAGE9-第1讲力学试验(45分钟)[基础题组专练]1．(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)。(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图丙所示，则此示数为________mm。(3)在“用打点计时器测速度”的试验中，沟通电源频率为50Hz，打出一段纸带如图丁所示。打下计数点2时，测得的瞬时速度v＝________m/s。解析：(1)用游标卡尺测量小球的直径，应将小球卡在外测量爪中，故应选甲。(2)螺旋测微器的示数为固定读数加上可动读数，即6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm。(3)打下计数点2时纸带的瞬时速度等于计数点1和3间的平均速度，即v＝eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(（3.52＋3.68）×10－2,2×0.1)m/s＝0.36m/s。答案：(1)甲(2)6.700(6.699～6.701均可)(3)0.362．某探究小组为了探讨小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。试验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示。试验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是________(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学依据图(b)的数据推断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________m/s2。(结果均保留两位有效数字)解析：(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离渐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动的。(2)已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为T＝eq\f(30,45)s＝eq\f(2,3)s，所以A点位置的速度为vA＝eq\f(0.117＋0.133,2×\f(2,3))m/s≈0.19m/s。依据逐差法可求加速度大小a＝eq\f(（0.150－0.117）＋（0.133－0.100）,4×（\f(2,3)）2)m/s2≈0.037m/s2。答案：(1)从右向左(2)0.190.0373．(2024·高考全国卷Ⅲ)甲、乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的试验。试验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片中获得必要的信息，在此试验中还必需运用的器材是________。(填正确答案标号)A．米尺 B．秒表C．光电门 D．天平(2)简述你选择的器材在本试验中的运用方法。答：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)试验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5cm、ac＝58.7cm，则该地的重力加速度大小为g＝________m/s2。(保留两位有效数字)解析：(1)利用频闪照片测重力加速度时须要测量小球下落的距离，因此试验时必需运用米尺。(2)将米尺竖直放置，让小球靠近米尺下落，从照片上干脆读出小球下落的距离。(3)依据Δs＝gT2得重力加速度大小g＝eq\f(bc－ab,T2)＝eq\f(（ac－ab）－ab,T2)＝eq\f(（58.7－24.5－24.5）×10－2,0.12)m/s2＝9.7m/s2。答案：(1)A(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.74．(2024·四川南充三诊)如图甲所示为验证动量守恒定律的试验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，且mA大于mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d。试验过程如下：①调整气垫导轨成水平状态；②轻推滑块A，测得A通过光电门G1的遮光时间为t1；③A与B相碰后，B和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为t2和t3。回答下列问题：(1)用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示，读数为________mm。(2)试验中选择mA大于mB的目的是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)利用所测物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为：________________________________________________________________________。解析：(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm，可动刻度的读数估读一位，则遮光片宽度为d＝1mm＋19.5×0.01mm＝1.195mm。(2)A和B发生弹性碰撞，用质量大的A碰质量小的B，A不会发生反弹。(3)滑块经过光电门时拦住光的时间极短，则平均速度可近似替代为滑块的瞬时速度，则碰前A的速度vA＝eq\f(d,t1)，碰后A的速度vA′＝eq\f(d,t3)，碰后B的速度vB′＝eq\f(d,t2)，由碰撞过程系统动量守恒有mAvA＝mAvA′＋mBvB′，代入可得表达式为mAeq\f(d,t1)＝mAeq\f(d,t3)＋mBeq\f(d,t2)。答案：(1)1.195(1.193～1.197均可)(2)碰撞中滑块A不反弹(3)mAeq\f(d,t1)＝mAeq\f(d,t3)＋mBeq\f(d,t2)5．(2024·高考全国卷Ⅱ)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在接着滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次试验所得数据在下表中给出，其中ƒ4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力ƒ/N2.152.362.55ƒ42.93回答下列问题：(1)ƒ4＝________N；(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出ƒ­m图线；(3)ƒ与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为ƒ＝________，ƒ­m图线(直线)的斜率的表达式为k＝________；(4)取g＝9.80m/s2，由绘出的ƒ­m图线求得μ＝____________。(保留两位有效数字)解析：(1)由图(b)可读出弹簧秤的示数ƒ4＝2.75N。(2)如图所示(3)摩擦力表达式ƒ＝μ(M＋m)g，其斜率k＝μg。(4)图线的斜率k＝eq\f(Δƒ,Δm)＝eq\f(2.93－2.15,0.25－0.05)＝3.9N/kg，解得μ≈0.40。答案：(1)2.75(2)图见解析(3)μ(M＋m)gμg(4)0.40[实力题组专练]6．气垫导轨上相隔肯定距离的两处安装有两个光电传感器A、B，A、B间距为L，滑块P上固定一遮光条，P与遮光条的总质量为M，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变更的图像。(1)试验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1________t2(选填“>”“<”或“＝”)时，说明气垫导轨已经水平。(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d＝________mm。(3)将滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示。利用测定的数据，当关系式eq\f(2mgL,m＋M)＝________成立时，表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。(重力加速度为g，用题中给定的物理量符号表达)解析：(1)轻推滑块，当图乙中的t1＝t2时，说明滑块经过两光电门的速度相等，则气垫导轨已经水平。(2)螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为0.01×47.8mm＝0.478mm，由读数规则可得d＝8mm＋0.478mm＝8.478mm。(3)滑块经过两光电门时的速度分别为v1＝eq\f(d,t1)，v2＝eq\f(d,t2)；若机械能守恒，则满意mgL＝eq\f(1,2)(m＋M)veq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)(m＋M)veq\o\al(2,1)，即满意eq\f(2mgL,m＋M)＝(eq\f(d,t2))2－(eq\f(d,t1))2。答案：(1)＝(2)8.478(8.477～8.479均正确)(3)(eq\f(d,t2))2－(eq\f(d,t1))27．(2024·广东广州二模)某爱好小组用如图甲所示试验装置完成探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系后做拓展探讨。请依据如下试验过程，完成相关试验内容：(1)将轻质弹簧悬挂于铁架台，测得弹簧原长L0；(2)在弹簧下端拴挂质量为m的钩码，待系统静止时，测得弹簧长度L；(3)当地重力加速度为g，弹簧的劲度系数k＝________(用m、g、L0、L表示)；(4)托起钩码使弹簧复原原长，并由静止释放，测得弹簧拉伸的最大长度L′。发觉L′＞L，于是进一步探究弹簧两次伸长量x0＝L－L0和x＝L′－L0之间的关系；(5)变更钩码个数，重复试验，得到多组x0、x数据，作出x­x0图像如图乙所示；(6)由图乙可知eq\f(x,x0)＝________，该小组换用不同弹簧进行同样试验，发觉eq\f(x,x0)的值相同；(7)通过分析，该小组得出了弹簧弹性势能的表达式：①步骤(2)中，系统静止时，钩码受力平衡，有mg＝________(用k、x0表示)；②步骤(4)中，依据机械能守恒定律，弹簧被拉伸到最长时的弹性势能ΔEp＝________(用m、g、x表示)；③结合步骤(6)，劲度系数为k的弹簧伸长x时，对应的弹性势能Ep＝________(用k、x表示)。解析：(3)由平衡条件可得mg＝k(L－L0)，解得k＝eq\f(mg,L－L0)。(6)由图乙可知eq\f(x,x0)＝eq\f(4,2)＝2。(7)①步骤(2)中，系统静止时，钩码受力平衡，有mg＝kx0。②步骤(4)中，依据机械能守恒定律，弹簧被拉伸到最长时的弹性势能等于物体重力势能的减小量，即ΔEp＝mgx。③劲度系数为k的弹簧伸长x时，对应的弹性势能Ep＝mgx＝kx0x＝eq\f(1,2)kx2。答案：(3)eq\f(mg,L－L0)(6)2(7)①kx0②mgx③eq\f(1,2)kx28．(2024·高考全国卷Ⅰ)某同学用如图所示的试验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。试验步骤如下：(1)开动气泵，调整气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平；(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2；(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边起先运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，假如将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I＝________________，滑块动量变更量的大小Δp＝________；(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)(6)某次测量得到的一组数据为：d＝1.000cm，m1＝1.50×10－2kg，m2＝0.400kg，Δt1＝3.900×10－2s，Δt2＝1.270×10－2s，t12＝1.50s，取g＝9.80m/s2。计算可得I＝________N·s，Δp＝________kg·m·s－1(7)定义δ＝|eq\f(I－Δp,I)|×100%，本次试验δ＝________%(保留一位有效数字)。解析：(1)若气垫导轨调整水平，则滑块在气垫导轨上自由滑动时，做匀速运动，则遮光片通过两个光电门的时间相等。(5)拉力的冲量I＝m1gt12滑块经过A、B两光电门时的速度分别为：v1＝eq\f(d,Δt1)，v2＝eq\f(d,Δt2)故滑块动量的变更量Δp＝m2v2－m2v1＝m2(eq\f(d,Δt2)－eq\f(d,Δt1))。(6)I＝m1gt12＝1.50×10－2×9.80×1.50N·s≈0.221N·s，Δp＝m2(e