2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強(qiáng)化練十五力學(xué)實(shí)驗(yàn)含解析

PAGE6-專題強(qiáng)化練(十五)1．(2024·全國卷Ⅲ)甲、乙兩同學(xué)通過下面的試驗(yàn)測量人的反應(yīng)時(shí)間．試驗(yàn)步驟如下：(1)甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處，但未遇到尺)，打算用手指夾住下落的尺．(2)甲在不通知乙的狀況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子．若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時(shí)間為__________________(用L、L1和g表示)．(3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間＝9.80m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm.乙的反應(yīng)時(shí)間為__________s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．(4)寫出一條能提高測量結(jié)果精確程度的建議：__________________________________________________________________________________________________________________________. 解析：依據(jù)題述，在乙的反應(yīng)時(shí)間t內(nèi)，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，h＝eq\f(1,2)gt2，解得t＝eq\r(\f(2（L－L1）,g))，代入數(shù)據(jù)得：t＝0.20s.答案：(2)eq\r(\f(2（L－L1）,g))(3)0.20(4)多次測量取平均值；初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子．2．(2024·唐山模擬)現(xiàn)用頻閃照相方法來探討物塊的變速運(yùn)動(dòng)．在一小物塊沿斜面對(duì)下運(yùn)動(dòng)的過程中，用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如圖所示，拍攝時(shí)頻閃頻率是10Hz；通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4.已知斜面頂端的高度h和斜面的長度x數(shù)據(jù)如表所示．重力加速度大小g取9.80m/s2.單位：cmx1x2x3x4hx10.7615.0519.3423.6548.0080.00依據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成下列填空：(1)物塊的加速度a＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)．(2)因?yàn)開_____________________________，可知斜面是粗糙的．解析：(1)依據(jù)逐差法求出加速度a＝eq\f(（x3＋x4）－（x1＋x2）,4T2)＝4.30m/s2.(2)設(shè)斜面傾角為θ，依據(jù)牛頓其次定律，物塊沿光滑斜面下滑的加速度a′＝gsinθ＝geq\f(h,x)＝5.88m/s2，由于a<a′，可知斜面是粗糙的．答案：(1)4.30(2)物塊加速度小于geq\f(h,x)≈5.88m/s2(或：物塊加速度小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度)3．(2024·揭陽模擬)用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能．將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點(diǎn)；在O點(diǎn)右側(cè)的B、C位置各安裝一個(gè)光電門，計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)與兩個(gè)光電門相連．先用米尺測得B、C兩點(diǎn)間距離x1，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，由靜止釋放，計(jì)時(shí)器顯示遮光片從B到C所用的時(shí)間為t，用米尺測量A、O之間的距離x2.(1)計(jì)算滑塊離開彈簧時(shí)速度大小的表達(dá)式是v＝________．(2)為求出彈簧的彈性勢能，還須要測量________(選填字母序號(hào))．A．彈簧原長B．當(dāng)?shù)刂亓铀俣菴．滑塊(含遮光片)的質(zhì)量(3)若氣墊導(dǎo)軌左端比右端略高，彈性勢能的測量值與真實(shí)值比較將________(選填字母序號(hào))．A．偏大B．偏小C．相等解析：(1)滑塊離開彈簧后的運(yùn)動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)，故可以用BC段的平均速度表示離開時(shí)的速度，則有v＝eq\f(x1,t).(2)由系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知彈簧的彈性勢能等于滑塊增加的動(dòng)能，故應(yīng)求解滑塊的動(dòng)能，依據(jù)動(dòng)能表達(dá)式Ek＝eq\f(1,2)mv2可知，應(yīng)測量滑塊的質(zhì)量，故A、B錯(cuò)誤，C正確．(3)若氣墊導(dǎo)軌左端比右端略高，導(dǎo)致通過兩光電門的時(shí)間將減小，那么測得速度偏大，因此彈性勢能的測量值也偏大，故A正確，B、C錯(cuò)誤．答案：(1)eq\f(x1,t)(2)C(3)A4．(2024·石家莊模擬)小明同學(xué)利用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中紅外線放射器、接收器可記錄小球的擋光時(shí)間．小明同學(xué)進(jìn)行了如下操作：(1)用螺旋測微器測小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑為________mm.(2)該小球質(zhì)量為m、直徑為d.現(xiàn)使小球從紅外線的正上方高h(yuǎn)處自由下落，記錄小球擋光時(shí)間t，已知重力加速度為g，則小球下落過程中動(dòng)能增加量的表達(dá)式為____________；重力勢能削減量的表達(dá)式為________(用所給字母表示)．(3)變更小球下落高度h，多次重復(fù)試驗(yàn)，發(fā)覺小球動(dòng)能的增加量總是小于重力勢能的削減量，你認(rèn)為可能的緣由是____________(至少寫出一條)．解析：(1)螺旋測微器的固定刻度為18.0mm，可動(dòng)刻度為30.5×0.01mm＝0.305mm，所以讀數(shù)為18.0mm＋0.305mm＝18.305mm.(2)已知經(jīng)過光電門時(shí)的時(shí)間，小球的直徑，可以由平均速度表示經(jīng)過光電門時(shí)的速度，即v＝eq\f(d,t)，則小球下落過程中動(dòng)能增加量的表達(dá)式為ΔEk＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))eq\s\up12(2)，重力勢能削減量的表達(dá)式為ΔEp＝mgh.(3)依據(jù)能量守恒定律分析，重力勢能的削減量ΔEp往往大于動(dòng)能的增加量ΔEk的緣由是阻力做負(fù)功．答案：(1)18.305(2)eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))eq\s\up12(2)mgh(3)阻力做負(fù)功5．(2024·長沙模擬)某同學(xué)利用圖甲所示試驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如圖乙所示．試驗(yàn)中小車(含放射器)的質(zhì)量為200g，試驗(yàn)時(shí)選擇了不行伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到．回答下列問題：(1)依據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(選填“線性”或“非線性”)關(guān)系．(2)由圖乙可知，a-m圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的緣由是__________．(3)若利用本試驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的狀況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并干脆以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則試驗(yàn)中應(yīng)實(shí)行的改進(jìn)措施是_________________．鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿意的條件是________________．解析：(1)由描點(diǎn)作圖可知小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系．(2)由題給圖象可知，當(dāng)小車的加速度為0時(shí)，砝碼質(zhì)量不為0，說明此時(shí)存在摩擦力．(3)對(duì)小車受力分析，有FT－Ff＝Ma，mg－FT＝ma.聯(lián)立兩式可得a＝eq\f(mg,M＋m)－eq\f(Ff,M＋m).可知應(yīng)平衡摩擦力，平衡摩擦力后a＝eq\f(mg,M＋m)，F(xiàn)T＝eq\f(Mmg,M＋m).為使FT＝mg，應(yīng)使m?M.答案：(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)整軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量6．(2024·鄭州模擬)如圖甲所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)裝置．現(xiàn)有器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重物、天平．(1)為完成試驗(yàn)，還須要的器材有________．A．刻度尺 B．0～6V直流電源C．秒表 D．0～6V溝通電源(2)某同學(xué)用圖甲所示裝置打出的一條紙帶如圖乙所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s，依據(jù)紙帶計(jì)算出打下D點(diǎn)時(shí)重物的速度大小為________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(3)采納重物下落的方法，依據(jù)公式eq\f(1,2)mv2＝mgh驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，對(duì)試驗(yàn)條件的要求是______________________________________________________________________________________，為驗(yàn)證和滿意此要求，所選擇的紙帶第1、2點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________(重力加速度g取10m/s2)．(4)該同學(xué)依據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2-h圖；象如圖丙所示，則圖線斜率的物理意義是_________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，不須要秒表，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)當(dāng)與溝通電源連接，須要刻度尺測量紙帶上兩點(diǎn)間的距離，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．(2)由圖可知CE間的距離為x＝19.41cm－12.40cm＝7.01cm＝0.0701m，則由平均速度公式得D點(diǎn)的速度vD＝eq\f(x,2T)＝eq\f(0.0701,0.04)m/s≈1.75m/s.(3)用公式eq\f(1,2)mv2＝mgh時(shí)，對(duì)紙帶上起點(diǎn)的要求是重物是從初速度為零起先下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz，打點(diǎn)周期為0.02s，重物起先下落后，在第一個(gè)打點(diǎn)周期內(nèi)重物下落的高度h＝eq\f(1,2)gT2＝eq\f(1,2)×10×0.022m＝2mm，所以所選的紙帶最初兩點(diǎn)間的距離接近2mm.(4)由機(jī)械能守恒mgh＝eq\f(1,2)mv2得v2＝2gh，由此可知圖象的斜率是k＝2g.答案：(1)A、D(2)1.75(3)重物的初速度為零2mm(4)當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊?倍7．(2024·天津卷)某探討小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的試驗(yàn)，所用器材有：方木塊一塊，白紙，量程為5N的彈簧測力計(jì)兩個(gè)，橡皮條(帶兩個(gè)較長的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個(gè))．(1)詳細(xì)操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于試驗(yàn)操作的建議，其中正確的有________．A．橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B．重復(fù)試驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同C．運(yùn)用測力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測力計(jì)刻度D．用兩個(gè)測力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必需都小于只用一個(gè)測力計(jì)的拉力(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次試驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示．其中對(duì)于提高試驗(yàn)精度最有利的是________．解析：(1)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)具有普遍性，在試驗(yàn)過程中