2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題重組卷第一部分專題一力學(xué)實(shí)驗(yàn)含解析

PAGE15-專題一力學(xué)試驗(yàn)考點(diǎn)1.試驗(yàn)一：探討勻變速直線運(yùn)動(dòng)；2.試驗(yàn)二：探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系；3.試驗(yàn)三：驗(yàn)證力的平行四邊形定則；4.試驗(yàn)四：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律；5.試驗(yàn)五：探究動(dòng)能定理；6.試驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；7.試驗(yàn)七：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)問點(diǎn)全部力學(xué)試驗(yàn)1.刻度尺、彈簧秤的運(yùn)用和讀數(shù)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的運(yùn)用；2.試驗(yàn)原理和試驗(yàn)器材；3.試驗(yàn)步驟和留意事項(xiàng)；4.數(shù)據(jù)處理和誤差分析；5.試驗(yàn)的拓展與創(chuàng)新1．(2024·全國卷Ⅰ)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究。物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出紙帶的一部分如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用溝通電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出。在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是________點(diǎn)。在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為________m/s(保留三位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。答案A0.2330.75解析物塊加速下滑，因此打點(diǎn)間距漸漸增大，故先打出A點(diǎn)。打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(5.85－1.20×10－2,2×0.1)m/s≈0.233m/s；物塊下滑的加速度大小a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(9.30－3.15－3.15×10－2,4×0.01)m/s2＝0.75m/s2。2．(2024·全國卷Ⅲ)甲、乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度的試驗(yàn)。試驗(yàn)中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照。已知相機(jī)每間隔0.1s拍1幅照片。(1)若要從拍得的照片中獲得必要的信息，在此試驗(yàn)中還必需運(yùn)用的器材是________。(填正確答案標(biāo)號(hào))A．米尺B．秒表C．光電門D．天平(2)簡述你選擇的器材在本試驗(yàn)中的運(yùn)用方法。答：_____________________。(3)試驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5cm、ac＝58.7cm，則該地的重力加速度大小為g＝_______m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)答案(1)A(2)將米尺豎直放置，使小球下落時(shí)盡量靠近米尺(3)9.7解析(1)利用頻閃照片測重力加速度時(shí)須要測量小球下落的距離，因此試驗(yàn)時(shí)必需運(yùn)用米尺。(2)將米尺豎直放置，小球靠近米尺下落，從照片上干脆讀出小球下落的距離。(3)依據(jù)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。3．(2024·四省名校高三其次次聯(lián)考)某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探討勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。某次試驗(yàn)通過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶的一部分如圖乙所示，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接溝通電源頻率為50Hz。分別測出A點(diǎn)到B、C、D、E點(diǎn)之間的距離為x1、x2、x3、x4，以A點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，算出小車位移與對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比值eq\f(x,t)，并作出eq\f(x,t)-t圖象如圖丙所示。(1)試驗(yàn)中下列措施必要的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))。A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接220V溝通電源B．平衡小車與長木板間的摩擦力C．細(xì)線必需與長木板平行D．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量(2)由圖丙求出小車加速度a＝________m/s2，打A點(diǎn)時(shí)小車的速度vA＝________m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案(1)C(2)5.00.40解析(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接4～6V溝通電源，A錯(cuò)誤；試驗(yàn)時(shí)不須要平衡小車與長木板間的摩擦力，B錯(cuò)誤；細(xì)線必需與長木板平行，C正確；試驗(yàn)中小車做勻加速運(yùn)動(dòng)即可，沒必要小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，D錯(cuò)誤。(2)依據(jù)x＝v0t＋eq\f(1,2)at2可得eq\f(x,t)＝v0＋eq\f(1,2)at，由圖象可知：v0＝vA＝0.40m/s，a＝2k＝2×eq\f(1.4－0.4,0.4)m/s2＝5.0m/s2。4．(2024·廣西桂林、賀州、崇左高三下學(xué)期3月聯(lián)合調(diào)研)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取２襟E如下：(1)先用校準(zhǔn)后的游標(biāo)卡尺測量金屬小球的直徑。圖乙為用游標(biāo)卡尺測量時(shí)的示數(shù)，則金屬球的直徑d＝________cm；(2)按圖甲安裝好器材，測得小球被電磁鐵吸住時(shí)球心到光電門的距離為h。限制電磁鐵釋放小球，登記金屬小球通過光電門的時(shí)間t，則金屬球通過光電門時(shí)的速度大小v＝________；(用字母表示)(3)變更光電門到小球球心的距離h得到與之對(duì)應(yīng)的t，取得若干組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。以eq\f(1,t2)為縱坐標(biāo)，以h為橫坐標(biāo)，描繪出eq\f(1,t2)-h圖象是一條傾斜直線，若直線斜率為k，則當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________。(用字母表示)答案(1)0.50(2)eq\f(d,t)(3)eq\f(kd2,2)解析(1)小球的直徑為：5mm＋0×0.1mm＝5.0mm＝0.50cm。(2)小球經(jīng)過光電門的時(shí)間極短，平均速度可視為金屬小球經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度，故v＝eq\f(d,t)。(3)小球由靜止到經(jīng)過光電門這一過程，依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))2＝2gh，整理有eq\f(1,t2)＝eq\f(2g,d2)h，由題可知k＝eq\f(2g,d2)，則g＝eq\f(kd2,2)。5．(2024·四川資陽高三上學(xué)期期末)在“探究彈簧的彈力與伸長量之間關(guān)系”的試驗(yàn)中，所用裝置如圖1所示，將輕彈簧的一端固定，另一端與力傳感器連接，其伸長量通過刻度尺測得，某同學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于下表中。伸長量x/(×10－2m2.004.006.008.0010.00彈力F/N1.502.934.555.987.50(1)以x為橫坐標(biāo)，F(xiàn)為縱坐標(biāo)，在圖2的坐標(biāo)紙上描繪出能正確反應(yīng)這一彈簧的彈力與伸長量間的關(guān)系圖線。(2)由圖線求得這一彈簧的勁度系數(shù)為________。(保留三位有效數(shù)字)答案(1)圖見解析(2)75.0N/m解析(1)描點(diǎn)作圖，如圖所示：(2)依據(jù)圖象，該直線為一條過原點(diǎn)的傾斜直線，即彈簧的彈力與伸長量成正比，圖象的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，即k＝eq\f(ΔF,Δx)＝75.0N/m。6．(2024·四川廣元高三第一次高考適應(yīng)性考試)某同學(xué)做試驗(yàn)探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，并測量彈簧的勁度系數(shù)k。他先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上，然后將分度值是1mm的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺面上。當(dāng)彈簧自然下垂時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L0；彈簧下端掛一個(gè)50g的鉤碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個(gè)50g的鉤碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L2，……，掛七個(gè)50g的鉤碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L7。代表符號(hào)L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值/cm1.703.405.106.858.6010.3012.1014.05(1)為了充分利用測量數(shù)據(jù)，該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計(jì)算出了三個(gè)差值：d1＝L4－L0＝6.90cm，d2＝L5－L1＝6.90cm，d3＝L6－L2＝7.00cm，則第四個(gè)差值d4＝________cm。(2)依據(jù)以上差值，可以求出每增加50g鉤碼，彈簧平均伸長量ΔL＝________cm。(3)彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m。(g取9.8m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)7.20(2)1.75(3)28解析(1)L3的數(shù)值為6.85cm，L7的數(shù)值為14.05cm，所以第四個(gè)差值d4＝L7－L3＝14.05cm－6.85cm＝7.20cm。(2)設(shè)每增加50g鉤碼，彈簧平均伸長量為ΔL，因?yàn)閐1＝4ΔL，d2＝4ΔL，d3＝4ΔL，d4＝4ΔL，所以，ΔL＝eq\f(d1＋d2＋d3＋d4,4×4)＝eq\f(d1＋d2＋d3＋d4,16)＝1.75cm。(3)依據(jù)ΔF＝kΔL，解得：k＝eq\f(ΔF,ΔL)＝eq\f(50×10－3×9.8,1.75×10－2)N/m＝28N/m。7．(2024·安徽合肥高三上一診)以下是某試驗(yàn)小組探究“二力合成規(guī)律”的過程。(1)首先進(jìn)行如下操作：①如圖甲，輕質(zhì)小圓環(huán)掛在橡皮條的一端，另一端固定，橡皮條的長度為GE；②如圖乙，用手通過兩個(gè)彈簧測力計(jì)共同拉動(dòng)小圓環(huán)。小圓環(huán)在拉力F1、F2的共同作用下，位于O點(diǎn)，橡皮條伸長的長度為EO；③撤去F1、F2，改用一個(gè)力F單獨(dú)拉住小圓環(huán)，仍使其位于O點(diǎn)，如圖丙。同學(xué)們發(fā)覺，力F單獨(dú)作用與F1、F2共同作用的效果是一樣的，都使小圓環(huán)在O點(diǎn)保持靜止。由于兩次橡皮條伸長的長度相同，即__________，所以F等于F1、F2的合力。(2)然后試驗(yàn)小組探究了合力F與分力F1、F2的關(guān)系：①由紙上O點(diǎn)動(dòng)身，用力的圖示法畫出拉力F1、F2和F(三個(gè)力的方向沿各自拉線的方向，三個(gè)力的大小由彈簧測力計(jì)讀出)；②用虛線將拉力F的箭頭端分別與F1、F2的箭頭端連接，如圖丁，得到的啟示是____________________；③多次變更拉力F1、F2的大小和方向，重做上述試驗(yàn)，通過畫各力的圖示，進(jìn)一步檢驗(yàn)所圍成的圖形。試驗(yàn)小組發(fā)覺：在兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這個(gè)規(guī)律叫做____________。上述試驗(yàn)中，假如把圖乙和圖丙的操作依次對(duì)調(diào)，即先用拉力F將圓環(huán)拉到O點(diǎn)，再用拉力F1和F2共同拉圓環(huán)產(chǎn)生相同效果，則F1和F2就是F的______________，此試驗(yàn)可以探究__________規(guī)律。答案(1)橡皮條對(duì)小圓環(huán)的拉力相同(2)②可構(gòu)成平行四邊形③平行四邊形定則分力力的分解解析(1)兩次橡皮條伸長的長度相等，即兩次橡皮條對(duì)小圓環(huán)的拉力相同，說明單個(gè)力F的作用效果與F1、F2共同作用的效果相同。(2)②用虛線將拉力F的箭頭端分別與F1、F2的箭頭端連接，可構(gòu)成平行四邊形，F(xiàn)1和F2為鄰邊，F(xiàn)為與F1和F2共頂點(diǎn)的對(duì)角線；③多次變更拉力F1、F2的大小和方向，重做上述試驗(yàn)，在兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這個(gè)規(guī)律叫做平行四邊形定則。假如把圖乙和圖丙的操作依次對(duì)調(diào)，即先用拉力F將圓環(huán)拉到O點(diǎn)，再用拉力F1和F2共同拉圓環(huán)產(chǎn)生相同效果，則F1和F2就是F的分力，此試驗(yàn)可以探究力的分解規(guī)律。8．(2024·山東恒臺(tái)一中高三上學(xué)期診斷考試)(1)一同學(xué)設(shè)計(jì)如下試驗(yàn)過程來“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”，部分試驗(yàn)步驟如下，請(qǐng)完成有關(guān)內(nèi)容：A．將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端拴上兩根細(xì)線；B．其中一根細(xì)線掛上5個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄O點(diǎn)的位置和__________；C．將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細(xì)線上掛上4個(gè)和3個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細(xì)線互成角度，如圖乙所示，當(dāng)心調(diào)整B、C的位置，使__________________，并記錄兩根細(xì)線的方向。(2)在(1)問中，假如“力的平行四邊形定則”得到驗(yàn)證，那么圖乙中cosβ∶cosα＝________。答案(1)B.細(xì)線的方向C．兩次結(jié)點(diǎn)O的位置重合(2)4∶3解析(1)B.一根細(xì)線掛上5個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，需記錄O點(diǎn)的位置和細(xì)線的方向；C.為了使其次次兩拉力的共同作用效果與第一次一個(gè)拉力的作用效果相同，則應(yīng)使兩次結(jié)點(diǎn)O的位置重合。(2)依據(jù)O點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，由正交分解法有，在水平方向：4mgcosα＝3mgcosβ，解得：eq\f(cosβ,cosα)＝eq\f(4,3)。9．(2024·山東省臨沂市高三上期末)學(xué)校物理愛好小組利用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置完成“探究加速度與力的關(guān)系”的試驗(yàn)。他們所用的器材有小車、一端帶有滑輪的導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和幾個(gè)已知質(zhì)量的鉤碼，另有學(xué)生電源和力傳感器(圖中未畫出)。(1)圖乙是試驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖中打相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1s，由圖中數(shù)據(jù)可得小車的加速度大小a＝________m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)試驗(yàn)小組A、B分別以各自測得的加速度a為縱軸，小車所受的合力F為橫軸，作出圖象如圖丙中圖線1、2所示，則圖線1、2中對(duì)應(yīng)小車(含車內(nèi)的鉤碼)的質(zhì)量較大的是圖線________(填“1”或“2”)。答案(1)0.195(2)1解析(1)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論Δx＝aT2可知，小車的加速度大?。篴＝eq\f(BD－OB,4T2)＝eq\f(4.04－1.63×10－2－1.63×10－2,4×0.12)＝0.195m/s2。(2)由牛頓其次定律得：a＝eq\f(1,M)F，則a-F圖線的斜率k＝eq\f(1,M)，故小車質(zhì)量越大，圖象的斜率越小，由圖丙所示圖象可知，圖線1的斜率較小，則圖線1對(duì)應(yīng)的小車(含車內(nèi)鉤碼)質(zhì)量較大。10．(2024·河北衡水中學(xué)高三二調(diào))如圖甲(側(cè)視圖只畫了一個(gè)小車)所示的試驗(yàn)裝置可以用來驗(yàn)證“牛頓其次定律”，兩個(gè)相同的小車放在光滑水平桌面上，右端各系一條細(xì)繩，跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，增減盤中的砝碼可變更小車受到的合外力，增減車上的砝碼可變更小車的質(zhì)量。兩車左端各系一條細(xì)線用一個(gè)黑板擦把兩細(xì)線同時(shí)按在固定、粗糙的水平墊片上，使小車靜止(如圖乙)。撿起黑板擦兩車同時(shí)運(yùn)動(dòng)，在兩車尚未遇到滑輪前，快速按下黑板擦，兩車立即停止，測出兩車位移的大小。(1)該試驗(yàn)中，盤和盤中砝碼的總質(zhì)量應(yīng)________(填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”“等于”)小車的總質(zhì)量。(2)圖丙為某同學(xué)在驗(yàn)證“合外力不變，加速度與質(zhì)量成反比”時(shí)的試驗(yàn)記錄，已測得小車1的總質(zhì)量M1＝100g，小車2的總質(zhì)量M2＝200g。由圖可讀出小車1的位移x1＝5.00cm，小車2的位移x2＝________cm，可以算出eq\f(a1,a2)＝________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，eq\f(a1,a2)________(填“大于”“小于”“等于”)eq\f(M2,M1)。答案(1)遠(yuǎn)小于(2)2.47(2.45～2.49均可)2.02(2.01～2.04均可)等于解析(1)因?yàn)樵囼?yàn)的探討對(duì)象是小車，設(shè)小車的總質(zhì)量為M，盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m，試驗(yàn)須要驗(yàn)證小車的加速度a＝eq\f(F,M)＝eq\f(mg,M)，但實(shí)際試驗(yàn)中小車的加速度為a＝eq\f(mg,M＋m)，為了達(dá)到探討目的須要滿意盤和盤中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量。(2)由題圖丙可知，小車2的位移為2.47cm，由勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式可知，x＝eq\f(1,2)at2，即a＝eq\f(2x,t2)，由于時(shí)間相等，可得eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2)＝eq\f(5.00,2.47)≈2.02，可見在誤差允許范圍內(nèi)，eq\f(a1,a2)＝eq\f(M2,M1)，即兩小車的加速度之比等于質(zhì)量的反比。11．(2024·江蘇泰州高三上學(xué)期期末)(1)如圖甲所示是“測量木塊與長木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)”試驗(yàn)裝置圖，圖中一端帶有定滑輪的長木板水平固定。圖乙為木塊在水平木板上帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，0、1、2、3、4、5、6、7為計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的溝通電，則木塊的加速度大小為________m/s2；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)若測得木塊的質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m，木塊的加速度為a，重力加速度為g，則木塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝__________(用題中所給字母表示)；(3)假如滑輪略向下傾斜，使細(xì)線沒有完全調(diào)整水平，由此測得的μ值________(填“偏大”或“偏小”)。答案(1)0.46(2)eq\f(mg－m＋Ma,Mg)(3)偏大解析(1)因T＝0.1s，木塊的加速度大?。篴＝eq\f(x36－x03,9T2)＝eq\f(4.35＋3.89＋3.42－2.98－2.50－2.06×10－2,9×0.12)m/s2≈0.46m/s2。(2)依據(jù)牛頓其次定律：mg－T＝ma，T－μMg＝Ma，解得μ＝eq\f(mg－m＋Ma,Mg)。(3)假如滑輪略向下傾斜，使細(xì)線沒有完全調(diào)整水平，則木塊對(duì)木板的壓力大于Mg，此時(shí)測得的μ值偏大。12．(2024·山東臨沂十九中高三上學(xué)期第六次調(diào)研)如圖甲是試驗(yàn)室測定水平面和小物塊之間動(dòng)摩擦因數(shù)的試驗(yàn)裝置，曲面AB與水平面相切于B點(diǎn)且固定。帶有遮光條的小物塊自曲面上某一點(diǎn)釋放后沿水平面滑行，最終停在C點(diǎn)，P為光電計(jì)時(shí)器的光電門，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。(1)利用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝________cm；(2)試驗(yàn)中除了測定遮光條的寬度外，還須要測量的物理量有________；A．小物塊質(zhì)量mB．遮光條通過光電門的時(shí)間tC．光電門到C點(diǎn)的距離sD．小物塊釋放點(diǎn)的高度h(3)為了減小試驗(yàn)誤差，同學(xué)們采納圖象法來處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，他們依據(jù)(2)測量的物理量，建立圖丙所示的坐標(biāo)系來找尋關(guān)系，其中合理的是________。答案(1)1.060(2)BC(3)B解析(1)主尺的刻度為1cm，游標(biāo)尺上的第12個(gè)刻度與主尺的刻度對(duì)齊，讀數(shù)是0.05×12mm＝0.60mm，總讀數(shù)為10mm＋0.60mm＝10.60mm＝1.060cm。(2)試驗(yàn)的原理：依據(jù)遮光條的寬度與物塊通過光電門的時(shí)間即可求得物塊經(jīng)過B點(diǎn)的速度為v＝eq\f(d,t)，B到C的過程中，摩擦力對(duì)物塊做負(fù)功，依據(jù)動(dòng)能定理得：－μmgs＝0－eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立以上兩式得動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ＝eq\f(d2,2gst2)。故還須要測量的物理量是：光電門到C點(diǎn)的距離s與遮光條通過光電門的時(shí)間t，B、C正確，A、D錯(cuò)誤。(3)由動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式可知，μ與t2和s的乘積成反比，所以eq\f(1,t2)與s的關(guān)系圖線是過原點(diǎn)的直線，應(yīng)當(dāng)建立的坐標(biāo)系為：縱坐標(biāo)為物理量eq\f(1,t2)，橫坐標(biāo)為物理量s，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。13．(2024·云南省昆明市尋甸縣黃岡試驗(yàn)學(xué)校高三上期末)某課外活動(dòng)小組利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)某同學(xué)用20分度游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，讀數(shù)如圖甲所示，則小球直徑為________cm。圖乙所示彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測出小球通過A、B的時(shí)間分別為2.55ms、5.15ms，由此可知小球通過光電門A、B時(shí)的速度分別為vA、vB，其中vA＝________m/s；(2)用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，只需比較____________是否相等，就可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒；(用題目中涉及的物理量符號(hào)表示)(3)通過多次的試驗(yàn)發(fā)覺，小球通過光電門A的時(shí)間越短，(2)中要驗(yàn)證的兩數(shù)值差越大，試分析試驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要緣由是__________________________。答案(1)1.0204.0(4或4.00也算對(duì))(2)gh和eq\f(v\o\al(2,A),2)－eq\f(v\o\al(2,B),2)(3)速度越大，所受阻力越大，小球機(jī)械能損失越大解析(1)小球的直徑為10mm＋0.05×4mm＝10.20mm＝1.020cm。vA＝eq\f(d,tA)＝eq\f(1.020×10－2,2.55×10－3)m/s＝4.0m/s。(2)若動(dòng)能的削減量和重力勢能的增加量相等，則機(jī)械能守恒。重力勢能的增加量為mgh，動(dòng)能的削減量為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，則只需驗(yàn)證gh和eq\f(v\o\al(2,A),2)－eq\f(v\o\al(2,B),2)是否相等即可。(3)由于受到空氣阻力作用，小球通過光電門A的時(shí)間越短，速度越大，空氣阻力越大，小球機(jī)械能的損失越大。14．(2024·衡水中學(xué)高三第三次聯(lián)考)某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，力傳感器固定在天花板上，細(xì)線一端吊著小球，一端連在力傳感器上，傳感器顯示細(xì)線拉力的大小。小球的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)試驗(yàn)起先前，用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則小球的直徑D＝________mm。再讓小球處于自然懸掛狀態(tài)，測出懸線的長L；(2)將小球拉離平衡位置使細(xì)線與豎直方向成肯定的張角θ，由靜止釋放小球，使小球在豎直面內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，力傳感器測出懸線的拉力隨時(shí)間變更的關(guān)系如圖丙所示，則小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度的大小為v＝________________。小球擺到最高點(diǎn)時(shí)與最低點(diǎn)的高度差h＝______________；(均用已知和測量物理量的符號(hào)表示)(3)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立的表達(dá)式為____________________(用已知和測量物理量的符號(hào)表示)。答案(1)9.8(2)eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(F0,m)－g))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L＋\f(D,2))))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L＋\f(D,2)))(1－cosθ)(3)eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(F0,m)－g))＝g(1－cosθ)解析(1)小球的直徑D＝9mm＋0.1mm×8＝9.8mm。(2)小球在最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線拉力最大，為F0，依據(jù)牛頓其次定律：F0－mg＝meq\f(v2,L＋\f(D,2))，解得v＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(F0,m)－g))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L＋\f(D,2))))；小球擺到最高點(diǎn)時(shí)與最低點(diǎn)的高度差h＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L＋\f(D,2)))·(1－cosθ)。(3)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立的表達(dá)式為eq\f(1,2)mv2＝mgh，即：eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(F0,m)－g))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L＋\f(D,2)))＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L＋\f(D,2)))(1－cosθ)即：eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(F0,m)－g))＝g(1－cosθ)。15．(2024·江蘇常州高三上學(xué)期期末)如圖甲所示是某試驗(yàn)小組利用氣墊導(dǎo)軌測量“功和動(dòng)能變更的關(guān)系”的裝置。氣墊導(dǎo)軌的兩個(gè)底腳間距為L，兩光電門A、B中心的距離s保持不變，變更導(dǎo)軌右側(cè)底腳相同墊塊的個(gè)數(shù)，可以變更高度h。(1)用游標(biāo)卡尺測出滑塊上遮光條寬度d，如圖乙所示，d＝________mm。釋放滑塊，光電門A、B分別測出滑塊遮光條擋光的時(shí)間為tA、tB，滑塊在光電門A位置的瞬時(shí)速度vA的大小為________(用字母表示)。(2)下列有關(guān)試驗(yàn)操作的說法正確的是________。A．試驗(yàn)前需先測量滑塊的質(zhì)量B．每次試驗(yàn)都要使滑塊從靜止起先滑下C．每次試驗(yàn)都要使滑塊從同一位置滑下D．要先接通電源后釋放滑塊(3)假如該試驗(yàn)小組通過測量作出的ΔEk-h圖象為過原點(diǎn)的直線，則________(填“能”或“不能”)說明動(dòng)能變更和合外力做功成正比。答案(1)5.80eq\f(d,tA)(2)D(3)能解析(1)由題圖乙所示游標(biāo)卡尺可知，主尺示數(shù)為5mm，游標(biāo)尺示數(shù)為16×0.05mm＝0.80mm，游標(biāo)卡尺讀數(shù)d＝5mm＋0.80mm＝5.80mm。經(jīng)過光電門的速度可以由經(jīng)過光電門時(shí)的平均速度表示，則有vA＝eq\f(d,tA)。(2)本試驗(yàn)探究動(dòng)能定理，只有重力做功，有mgh′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，表達(dá)式兩邊的質(zhì)量可約掉，則不須要測滑塊的質(zhì)量，A錯(cuò)誤；探究動(dòng)能定理時(shí)只要能測量出滑塊過A點(diǎn)和B點(diǎn)的瞬時(shí)速度即可，不須要滑塊從靜止起先運(yùn)動(dòng)或從同一位置釋放，B、C錯(cuò)誤；氣墊導(dǎo)軌只有接通電源后才能從氣孔噴出氣體讓滑塊不接觸導(dǎo)軌，從而不受摩擦力，故要先通電后釋放滑塊，D正確。(3)動(dòng)能變更量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，合外力做功W合＝mgs·sinθ，θ為斜面傾角，又sinθ＝eq\f(h,L)，得W合＝eq\f(mgs,L)·h，則若ΔEk-h圖象為過原點(diǎn)的直線，即能說明動(dòng)能變更和合外力做功成正比。16．(2024·福建福州高三下質(zhì)量檢測)利用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變更的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M，鉤碼的質(zhì)量為m，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的溝通電。(1)試驗(yàn)操作步驟如下：①掛鉤碼前，為了消退摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)整木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車視察到小車做勻速運(yùn)動(dòng)；②掛上鉤碼，按試驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖乙所示，用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Δx，記錄在紙帶上。(2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及試驗(yàn)結(jié)論①從圖乙數(shù)據(jù)可以計(jì)算打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“6”時(shí)小車的速度v6＝________m/s；(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)②將鉤碼重力mg視為小車受到的拉力F，當(dāng)?shù)刂亓λ俣萭＝9.80m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力對(duì)小車做的功W，利用動(dòng)能公式Ek＝eq\f(1,2)Mv2算出小車的動(dòng)能，求出動(dòng)能的變更量ΔEk。并把計(jì)算結(jié)果標(biāo)在ΔEk-W坐標(biāo)系中，畫出的圖線如圖丙所示；③從圖丙中可計(jì)算出直線斜率k，從k值大小就可以推斷出試驗(yàn)預(yù)期結(jié)論是否正確(試驗(yàn)預(yù)期結(jié)論是動(dòng)能變更等于拉力做的功)。若試驗(yàn)結(jié)論與預(yù)期結(jié)論相符合，則k值為________。(填“k≈1”“k>1”或“k<1”)(3)試驗(yàn)結(jié)論及應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明，ΔEk總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。從圖中算出直線斜率為k，以及題中小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m，就可算出小車受到的實(shí)際拉力F，其計(jì)算公式是F＝________。答案(2)①0.458③k≈1(3)kmg解析(2)①打計(jì)