高考物理二轮总复习专题分层突破练16力学实验

专题分层突破练16力学实验A组1.(2023广东惠州模拟)某学习小组尝试探究弹簧所受弹力F与弹簧长度l的关系。(1)通过多次实验,记录实验数据,描绘出如图甲所示的Fl图像。则弹簧原长l0=cm,弹簧的劲度系数k=N/m(计算结果保留三位有效数字)。

(2)如图乙所示,若将该弹簧左端固定在中间带有小圆孔的竖直挡板上,弹簧右端连接细线,细线穿过圆孔,通过光滑的滑轮与钩码相连,竖直挡板固定在刻度尺0刻线处,已知每个钩码重力为1.0N。当水平弹簧压缩稳定后,指针指示如图乙所示。由此可推测所挂钩码的个数为。

2.(2023广东佛山一模)一研究性学习小组利用图甲装置测定滑块加速运动时与平直长木板间的动摩擦因数。甲乙(1)实验过程如下:①将长木板固定在水平桌面上,其右端安装定滑轮,左端固定位移传感器;总质量为m0的滑块(含拉力传感器)在长木板上紧靠位移传感器放置,拉力传感器通过细绳跨过定滑轮与质量为m的重物连接,调节使细绳与长木板平行。

②静止释放滑块,记录拉力传感器和位移传感器的数据,用计算机拟合得到滑块位移随时间变化的st图像如图乙所示,该图线的函数表达式是s=1.19t2(m),则可得滑块加速度a=m/s2(计算结果保留两位小数)。

③若滑块的加速度为a时,拉力传感器示数为F,则滑块与长木板间的动摩擦因数μ=(用题中物理量字母符号表示)。

(2)本实验中(选填“需要”或“不需要”)满足滑块质量远大于重物质量。

3.用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。甲乙(1)对测量原理的理解正确的是。

A.由g=4π2lT2可知,TB.由g=4π2lT2可知,l一定时,C.单摆的振动周期T和摆长l可用实验测定,由g=4π(2)若测量得到的g值偏大,可能是因为。

A.组装单摆时,选择的摆球质量偏大B.测量摆长时,将悬线长作为单摆的摆长C.测量周期时,把n次全振动误认为是(n+1)次全振动(3)下表是某同学记录的实验数据,并做了部分处理。组次123456摆长l/cm40.0050.0060.0080.00100.00120.0050次全振动时间t/s63.074.077.589.5100.0109.5周期T/s1.261.481.551.792.19周期的二次方T2/s21.592.012.403.204.80请计算第5组实验中的T2=s2。

(4)将上表数据输入计算机,可得到图乙所示的lT2图像,图线经过坐标原点,斜率k=0.25m/s2。由此求得重力加速度g=m/s2。(π2=9.87,答案保留3位有效数字)

B组4.用如图甲所示的装置探究物体的加速度与质量的关系,把右端带有滑轮的长木板放在实验桌上,小车的左端连接穿过打点计时器的纸带,右端连接细线,细线绕过定滑轮挂有托盘和砝码,通过垫块调节木板左端高度以平衡小车受到的阻力。甲(1)下列实验操作中正确的有。

A.先释放小车后接通电源B.调整定滑轮使细线与长木板平行C.平衡小车受到的阻力时必须移去纸带D.平衡小车受到的阻力时必须移去托盘和砝码(2)某次实验打出的一条纸带如图乙所示,测得计数点1、2、3、4与计数点0间的距离分别为x1=3.60cm、x2=9.61cm、x3=18.01cm、x4=28.81cm。已知打点计时器打点周期为0.02s,相邻计数点间有四个计时点未画出,则小车的加速度a=m/s2(结果保留三位有效数字)。

乙(3)实验中保持托盘和砝码的总质量为20g不变,改变小车和车内沙子的总质量m,进行实验打出纸带,算出相应的加速度a,数据如下表所示,请在图丙中根据描出的点作出a1m图像。由图像可得出的结论是

a/(m·s2)2.401.991.431.251.110.770.620.480.24m/kg0.060.080.120.140.160.240.300.400.801m/kg16.6712.508.337.146.254.173.332.501.25丙丁(4)某小组在实验中作出1am图像如图丁所示,图像斜率的物理意义是;若图像纵截距为b,斜率为k,则托盘和砝码的总质量为(用字母b、k5.(2023广东汕头一模)某物理兴趣小组的同学利用图甲所示的装置验证小球做圆周运动时机械能守恒。细线上端固定在竖直铁架台上的O点,下端悬挂一个小球,将小球拉起一定高度,由静止释放,摆到最低点时,恰好通过固定在铁架台上的光电门。已知当地的重力加速度为g。(1)用游标卡尺测出小球的直径,如图乙所示,则小球的直径d=mm。

(2)关于实验仪器的选择以及实验的操作,下列说法正确的是。

A.应该选择较粗的线悬挂小球B.小球应选密度较小的塑料球C.小球的质量一定要用天平测量D.小球运动的平面一定要在竖直面内(3)该小组同学将小球从不同高度释放,测出释放点到小球摆至最低点的高度h、小球挡光时间t。以h为纵坐标、1t2为横坐标,作出h1t6.某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验,操作步骤如下:Ⅰ.先将光滑斜槽轨道的末端调至水平,在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将该木板立于靠近槽口处,使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,撞到木板在记录纸上留下压痕O;Ⅱ.将木板向右平移适当距离,再使小球a从原固定点由静止释放,撞到木板在记录纸上留下压痕;Ⅲ.把半径相同的小球b(ma<mb)静止放在斜槽轨道水平段的右边缘,让小球a仍从原固定点由静止开始滚下,与小球b相碰后,a球沿轨道反弹后返回,两球撞在木板上留下压痕。将这些压痕标记为点A、B、C,已知b球的压痕为C。(1)本实验必须测量的物理量是。

A.小球a、b的质量ma、mbB.小球a、b的半径rC.斜槽轨道末端到木板的水平距离xD.记录纸上O点到点A、B、C的距离y1、y2、y3(2)放上被碰小球b,两球相碰后,小球a在图中的压痕点为(选填“A”或“B”)。

(3)用本实验中所测得的物理量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为。7.某实验小组设计实验验证机械能守恒,实验装置示意图如图所示,在铁架台铁夹上固定好一个力传感器,一根细线上端连接在力传感器上,下端系在小球上,把小球拉离平衡位置一个角度,由静止释放小球,力传感器可记录在小球摆动过程中细线拉力大小,记下力传感器的最大示数F。(1)关于实验,下列说法正确的有。

A.可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验B.细线要选择伸缩性小的C.球尽量选择密度大的(2)为完成实验,需要测量小球自由静止时力传感器的示数F0,还需要测量的物理量有。

A.释放小球时的位置与自由静止位置的高度差hB.小球下落至平衡位置时的时间C.摆长lD.小球的质量m(3)要验证机械能守恒,需要满足的等式是(用已知量和测量量的符号表示)。

答案：1.答案(1)3.0200(2)3解析(1)当弹簧弹力为零时,弹簧处于自然状态,由图可知,弹簧的原长为l0=3.0cm图像的斜率表示劲度系数,由胡克定律可知k=Fl-l(2)由图可知,刻度尺的最小分度值为1mm,该刻度尺的读数为l'=1.50cm由胡克定律可知F'=k(l0l')=200×(3.01.5)×102N=3N,由题可知每个钩码重力G=1N,由此可推测所挂钩码的个数为n=F'G2.答案(1)①长木板右端定滑轮②2.38③F-m解析(1)①为了减小误差,需调节长木板右端定滑轮使细绳与长木板平行。②根据v=st,即等于位移的变化率,可得v=2.38t再根据a=vt,即加速度是速度的变化率,可得a=2.38m/s2③根据牛顿第二定律可得Fμm0g=m0a,可得μ=F-(2)由于拉力可以通过力传感器得知,所以不需要满足滑块质量远大于重物质量。3.答案(1)C(2)C(3)4.00(4)9.87解析(1)重力加速度与单摆无关,由单摆周期公式T=2πlg可知g=4π2lT(2)由单摆周期公式T=2πlg可知g=4π2lT2,单摆周期与摆球质量无关,组装单摆时,选择的摆球质量偏大不会导致g的测量值偏大,A错误;测量摆长时,将悬线长作为单摆的摆长,所测摆长l偏小,所测g偏小,B错误;测量周期时,把n次全振动误认为是((3)由表中实验数据可知,完成50次全振动需要的时间为100.0s,则周期T=2.0s,所以T2=4.00s2。(4)由单摆周期公式T=2πlg可知l=g4π2T2,lT2图像的斜率k=g4π24.答案(1)BD(2)2.40(3)如图所示合力一定时,当托盘和砝码的总质量远小于小车和车内沙子的总质量时,小车和车内沙子的加速度与质量成反比(4)托盘和砝码的总重力的倒数b解析(1)应先通电再释放小车,A错误。调整定滑轮使细线与长木板平行,以保证小车在运动过程中合力不变,B正确。平衡小车受到的阻力时必须连接纸带,C错误。平衡小车受到的阻力时必须移去托盘和砝码,使小车重力分力等于摩擦力,D正确。(2)小车的加速度a=x4-2x2((4)根据牛顿第二定律可知,图像斜率的物理意义是托盘和砝码的总重力的倒数。设托盘和砝码的总质量为m',受力分析可得m'g=(m'+m)a,即1a=1m'gm+1g,所以1m5.答案(1)11.3(2)D(3)d解析(1)游标卡尺的主尺读数为11mm,游标尺的第3条刻度线与主尺的某刻度线对齐,游标尺是10分度,则读数为3×0.1mm=0.3mm,则小球的直径为d=11mm+3×0.1mm=11.3mm。(2)悬线应该细而长,故A错误。为了减小空气阻力的影响,小球应选择密度大、体积小的球,故B错误。验证机械能守恒时,由于小球的质量在等式两边都有,可以消去,所以小球的质量不一定要测量,故C错误。由于铁架台竖直,光电门固定在铁架台上,为了保证小球挡光的宽度是小球的直径,小球运动的平面一定要在竖直面内,故D正确。(3)若机械能守恒,根据机械能守恒定律可得mgh=12mv2,小球挡光时间为t,小球的直径为d,则小球的速度为v=dt,可得h=d22g·6.答案(1)AD(2)B(3)may解析(1)设小球a单独滚下经过斜槽轨道末端的速度为v,两球碰撞后a、b的速度分别为va和vb,由于碰撞后a球沿轨道反弹后返回,若两球碰撞动量守恒,则mav=mava+mbvb根据平抛规律得v=xt=xva=xt=xvb=xt=x化简可得may所以可知,本实验必须测量的物理量是小球a、b的质量ma、mb,以及纸上O点到点A、B、C的距离y1、y2、y3。故选A、D。(2)由(1)中分析可知,放上被碰小球b,两球相碰后,小球a在图中的压痕点为B。(3)由(1)中分析可知,用本实验中所测得的物理量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为may17.答案(1)BC(2)AC(3)F0h=12l(FF0解析(1)弹簧测力计代替力传感器进行实验时,由于细线不断摆动,不方便进行读