2024屆高考物理二輪專題復習與測試專題強化練十六力學實驗與創(chuàng)新

專題強化練（十六）力學實驗與創(chuàng)新

1.用游標卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示.測量方法正確的是____（選填“圖甲”

或“圖乙”）.

⑵圖中游標卡尺的讀數(shù)為________mm,螺旋測微器的讀數(shù)為mm.

解析：（1）用游標卡尺測量小球的直徑，應將小球卡在外測量爪中，故應選題圖中.

⑵游標卡尺的讀數(shù)為7=52mm+7x}mm=52.35mm；螺旋測微器的讀數(shù)為d=1.5nim+

49.0X0.01mm=1.990mni.

答案：（】）圖甲（2）52.351.990（1.899?1.991均正確）

2.某實驗小組利用如圖⑥所示裝置驗證小鐵球在豎直平面內擺動過程中機械能守恒，將力

傳感器固定，不可伸長的經繩一端系住小球，另一端連接力傳感器，若某次實驗記錄輕繩拉

力大小隨時間的變化如圖（b）所示，其中凡是實驗中測得的最大拉力值.

|1山|川什洲川川

01020濟"小

圖（c）

（1）現(xiàn)用游標卡尺測得小球直徑如圖（c）所示，則小球的直徑為cm；

（2）小球由A點靜止釋放到第一次回到力點的時間為__________（用含有T.的符號表示）；

（3）若測得小球質量為勿,直徑為D,輕繩長為/,小球釋放的位置月到最低點的高度差為力，

重力加速度為白，小球由靜止釋放到第一次運動到最低點的過程中，驗證該過程小球機械能

守恒的表達式為（用題中給定的字母表示）.

解析：(1)圖⑹所示游標卡尺分度值為0.05mm,根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)為12mm+

4X0.05nun=12.20mm=l.220cm.

⑵小球由A點靜止釋放到第一次回到力點的時間為一個周期，即2%.

(3)小球由靜止釋放到第一次運動到最低點的過程中，由功能關系△區(qū)=磔九

y

小球在最低點時，由牛頓第二定律得用一△6=5〃/—0,

驗證該過程小球機械能守恒的表達式為

(R-mg)

mgh=-------

答案：(1)1.220(2)2"⑻mgh=二產(/+§

3.某實驗小組自制了如圖甲所示的裝置.，探究物體間相對速度對摩擦因數(shù)的影響，彈簧秤

連接著木塊，用同步電動機勻速拖動木塊前進.

.N

III111111

圖乙

(1)在保持粗糙程度等其他因素不變的前提卜，調節(jié)變頻器的輸出頻率，以不同速度拉動木

塊，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定時，觀察并記錄示數(shù).實驗小組做了5次實驗，得到了表中5組數(shù)據(jù),

其中在笫3次實驗時，彈簧秤的示數(shù)如圖乙所示，請你讀出彈簧秤的示數(shù)并填入相應的位置.

次數(shù)調節(jié)器輸出頻率(Hz)測力計的讀數(shù)(N)

1101.95

2202.02

340—

4502.04

5601.83

(2)對表格中調節(jié)器輸出頻率和測力計讀數(shù)進行分析可知，物體間動摩擦因數(shù)與其相對速度

大小________(選填“無關”或“有關”).

(3)考慮到繩圈半徑的變化、繩子收縮速度會隨著繞線輪轉動而逐漸________(選填“變大”

或“變小”)，這可能導致彈簧秤讀數(shù)稍微________(選填“大于”或“小于”)木塊所受滑

動摩擦力.

解析：(1)由圖可讀出示數(shù)為1.90N.

(2)通過表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，隨著頻率的增加I,摩擦力幾乎不變或變化微小且沒有規(guī)律，故物體

間動摩擦因數(shù)與其相對速度大小無關.

(3)繩圈半徑會一直增大，根據(jù)。=3八則繩子收縮速度會增大.繩子收縮速度會增大，由

此說明物體在做加速運動，加速度大于零，根據(jù)牛頓第二定律?〃儂=〃舊，彈簧秤讀數(shù)會

大于物體受到的摩擦力.

答案：(1)1.90(2)無關(3)變大大于

4.某學習小組開展“探究兩個互成角度的共點力與合力的關系”的實驗.

(1)在一張白紙上，將橡皮條一端固定，用兩根鼠程均為5.00N的彈簧秤將橡皮條與兩細繩

的結點拉到某一位置，標記為〃點、再在緊靠每條細繩處標記力、〃兩點,并把彈簧科的讀

數(shù)記錄在白紙上，如圖所示；

(2)只留下一根彈簧秤，將結點重新拉至。點，這樣做的目的是

緊靠細繩處標記C點，并將彈簧秤的讀數(shù)記錄在同一張白紙上，如圖所示.

(3)在白紙上取1cm長度表示1.00N,請用刻度尺畫好圖中三個力的圖示，再把兩個共點

力與合力連接起來.

(4)由圖得到的結論是：.

解析：(2)只留卜.一根彈簧秤，將結點重新拉至。點，使一根彈簧秤的作用效果和兩根彈簧

秤的效果相同，這樣做的目的是等效替代.(3)如圖

(4)由于對角線得到合力的理論值與實驗值基本吻合，在誤差范圍內，兩個互成角度的共點

力與合力遵循平行四邊形定則.

系統(tǒng)動能增加量△反=J（W+ni）/,v=~

乙I-

代入可得A^=1(；l/+m)(y)2,

由機械能守恒可得mgs=\(.1/4-/ri)r=1(J/+ni)(^)',

乙乙￡

得出"2mg

（W+加）產

…2mg,小("+勿)kd

則際77=*'得=2〃，’

病一屆dct

⑵根據(jù)〃==二，將『=7,3=0代入可得々==，傳感器的讀數(shù)直接得出了拉力凡滑

乙SC乙5C

塊在氣墊導軌上運動不受摩擦力作用，/就是滑塊所受的合外力，沒有系統(tǒng)誤差，所以圖像

應該是一條通過原點的傾斜的直線，選A.

答案：（DL200權什而?2（償

⑵裊卜

6.如圖所示，某同學把人8兩根不同的彈簧串接豎直懸掛，探究力、8彈簧彈力與伸長量

的關系.在/，彈簧下端依次掛上質量為/〃的鉤碼，靜止時指針所指刻度弱、熱的數(shù)據(jù)如表.

鉤碼個數(shù)12???

A-.j/cm7.758.539.30---

y^/cm16.4518.5220.60???

鉤碼個數(shù)為2時，彈簧力的伸長量△用=cm,彈簧8的伸長量△XLcm,

兩根彈簧彈性勢能的增加量A4mg{A照+A焉（選填“=”、"心或“>”）.

解析：口］鉤碼個數(shù)為2時，彈簧力的伸長量

AXi=8.53cm—7.75cm=0.78cm.

［2］彈簧6的伸長量

△x*=18.52cm—16.45cm—0.78cm=1.29cm.

[3]根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒定律可知兩根彈簧的重力勢能減少量和鉤碼減少的重力勢能等于彈

簧增加的彈性勢能

△￡>>/〃?(△弱+Axj.

答案：0.781.29>

7.一同學用手機測量重力加速度.先拍攝小球自由下落的視頻，得到分幀圖片，再利用圖

片中小球的位置來測量當?shù)氐闹亓铀俣?，實驗裝置如圖所示.

刻度尺心下落中

手機N/的小球

(1)下列主要操作步驟的正確順序是_______.(填寫各步驟前的序號)

①把刻度尺豎直固定在墻上

②打開手機攝像功能，開始攝像

③手機固定在三角架上，調整好手機鏡頭的位置

④捏住小球，從刻度尺旁猙止釋放

(2)將小球底部與刻度尺0刻度對齊，由靜止釋放，用手機連拍其下落過程；手機每隔D.ls

拍攝一張照片，選取連續(xù)拍攝的3張照片如圖所示，讀出第一張和第二張照片中小球底部對

應的刻度分別為78.24cm、122.25cm,讀得第三張照片中小球底部對應的刻度為cm.

計算得到當?shù)氐闹亓铀俣萴/l(保留3位有效數(shù)字).

(3)若釋放時手不小心給了小球一個向下的初速度，但也仍能用(2)的方法計算當?shù)氐闹亓?/p>

速度，這是因為.

解析：(1)先安裝設備，故應先把刻度尺豎直固定在墻上，再把手機固定在三角架上，調整

好手機鏡頭的位置，實驗時要先打開手機攝像功能，開始攝像，然后捏住小球，從刻度尺旁

靜止釋放，故正確的順序為①③②④.

(2)刻度尺的分度值為1nn所以要估讀到毫米的下一位，則第三張照片中小球底部對應的

刻度為175.98cm.

“可得，當?shù)氐闹亓铀俣萭=午

根據(jù)△h

(1.7598-1.2225)一(1.2225-0.7824)

m/s2=9.72m/sJ.

0.I2

(3)利用△力=名產計算加速度大小與初速度是否為零無美.

答案：(1)①③②④(2)175.989.72(3)利用△力=g/計算加速度大小與初速度是否為

零無關

8.某同學設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?端連接小鋼球，如圖甲所示.拉起小鋼球至某?位置由靜止釋放，使小鋼

球在豎直平面內擺動，記錄鋼球擺動過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值乙和最小值2n.改變

小鋼球的初始移放位置，重復上述過程.根據(jù)測量數(shù)據(jù)在直角坐標系中繪制的加一禽n圖像

是一條直線，如圖乙所示.

圖乙

(I)若小鋼球擺動過程中機械能守恒.則圖乙中直線斜率的