第22题 力学实验——【新课标全国卷】2022届高考物理考点题号一对一

这是一份第22题 力学实验——【新课标全国卷】2022届高考物理考点题号一对一，共10页。试卷主要包含了786等内容，欢迎下载使用。
第22题 力学实验—【新课标全国卷】2022届高考物理二轮复习考点题号一对一1.某小组设计了“用一把刻度尺测动摩擦因数”的实验方案。
 （1）如图甲所示，将一轻质弹簧放置在水平桌面上，左端固定，右端与一小滑块（可视为质点）接触而不拴接，弹簧处于原长时，滑块恰好处在桌面边缘。（2）向左推滑块，将弹簧压缩至虚线位置后由静止释放，滑块离开桌面后落到水平地面上。测得桌面离地面的高度为h，滑块平抛过程中发生的水平位移为x，已知重力加速度大小为g，则滑块离开桌面时的速度为___________。（用已知和测得的物理量的符号表示）（3）将弹簧和滑块在桌面上向左平移一定距离，然后同样固定弹簧左端，弹簧处于原长时，滑块位于O点，如图乙所示。向左推滑块，使弹簧压缩量与第一次相同。释放滑块，滑块在水平桌面上滑行一段距离后停在A点，测得，则可知滑块与桌面间的动摩擦因数为_________。（用已知和测得的物理量的符号表示）（4）本实验中会引起误差的因素有_________。A.桌面不够水平 B.重力加速度的值比大 C.弹簧的质量不可忽略2.（1）在探究平抛运动的规律时，可以选用下列装置图，以下操作合理的是(   )
 A.选用装置1研究平抛物体的竖直分运动，应该用耳朵听两球是否同时落地B.选用装置2，要获得稳定的细水柱显示平抛轨迹，竖直管上端A一定要高于水面C.选用装置3，要获得钢球的平抛运动轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球D.除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹（2）如图a是研究小球在斜面上做平抛运动的实验装置。每次将小球从弧形轨道同一位置由静止释放，并逐渐改变板面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的射程x，最后作出如图b所示的图像，取。则：
 由图b可知，小球在板面顶端水平抛出时的初速度_________。实验中发现θ超过60°后，小球将不会落在板面上，则板面的长度为_________。3.某同学用如图1所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒。
 （1）用计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_______之间的竖直距离。A.钢球在A点时的顶端B.钢球在A点时的球心C.钢球在A点时的底端（2）用计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图2所示，其读数为_________cm。某次测量中，计时器的示数为0.0100 s，则钢球的速度为__________m/s。
 （3）下表为该同学的实验结果：4.8929.78614.6919.5929.385.0410.115.120.029.8他发现表中的与之间存在差异，认为这是由空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。
____________________（4）请你提出一条减小上述差异的改进建议。
______________4.某同学用如图1所示的装置做“探究小车的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码的重力作为小车受到的合外力，根据打点计时器在小车后端拖动的纸带上打出的点迹计算小车运动的加速度。

（1）实验时先不挂钩码，反复调整垫木的位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_________。
（2）图2为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图2所示。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值_________。（结果保留2位有效数字）
（3）实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出关系图线，如图3所示。请分析：图线不通过坐标原点O的原因是__________；图线上部弯曲的原因是_________。
 5.在“验证动能定理”的实验中，一同学设计了如图1所示的实验装置。其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的总质量，力传感器示数为F。（滑轮质量不计）
 （1）实验时，下列步骤必须的是_________。A.动滑轮两侧细绳与长木板平行B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力C.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M（2）在实验中得到如图2所示的一条点迹清晰的纸带。已知打点计时器采用的是频率为f的交流电，该同学研究了点迹1到点迹4间动能变化与外力做功的关系，若关系式__________（用题目中给出的字母表示）成立，即可认为验证了动能定理。
 6.某同学按如图甲所示的实验装置做“验证力的平行四边形定则”的实验。
 （1）关于此实验，下列说法正确的有________。A.用两个弹簧测力计拉细绳套时，夹角应尽可能大B.在多次实验的过程中，结点O的位置不能改变C.用两个弹簧测力计拉细绳套时，两个弹簧测力计的示数应适当大一些D.用弹簧测力计拉细绳套时，标记同一细绳方向的两个点要远些（2）某次实验中，弹簧测力计a的示数为5.66 N，弹簧测力计b的示数如图乙所示，则弹簧测力计b的示数为_________N。
（3）已知此次实验中，两弹簧测力计间的夹角为135°，请在如图丙所示的坐标纸上做出力的图示，由此可求出合力______N。7.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长的关系实验。
 （1）实验中还需要的测量工具是_______。（2）如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码的质量m，横轴是弹簧的形变量x。由图可知：图线不通过坐标原点的原因是___________；弹簧的劲度系数_______N/m（重力加速度g取）。（3）如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和b得到弹簧弹力F与弹簧长度L的关系图像。下列说法正确的是_____。A.a的原长比b的长  B.a的劲度系数比b的大C.a的劲度系数比b的小 D.弹力与弹簧长度成正比8.“验证碰撞中的动量守恒定律”实验装置如图甲所示。
 （1）实验需要的测量仪器或工具有________。A.秒表 B.天平（带砝码） C.刻度尺 D.圆规（2）实验必须要求的条件是__________。A.斜槽轨道末端的切线必须水平B.斜槽轨道应尽量光滑以减小误差C.入射小球和被碰小球质量必须相等D.入射小球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下（3）某次实验中得出的落点情况如图乙所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球的质量和被碰小球的质量之比为_______。
 


 
答案以及解析1.答案：（2）（3）（4）A解析：（2）根据平抛运动的规律可如，解得。（3）滑块在水平桌面上运动的加速度大小，根据，解得。
（4）桌面不够水平，则加速度的求解会产生误差，导致动摩擦因数的求解有误差，选项A符合题意；由可知，动摩擦因数与重力加速度无关，选项B不符合题意；此问题与弹簧的质量无关，选项C不符合题意。2.答案：（1）ACD（2）1 m/s；解析：（1）选用装置1研究平抛物体的竖直分运动，应该用耳朵听两球是否同时落地，故选项A正确。竖直管与大气相通，如果A端在水面下，可以保证竖直管上端口处的压强为大气压强，因而另一弯管的上端口处压强与竖直管上端口处的压强有恒定的差值，保证弯管出水口处压强恒定，从而水流速度恒定；如果竖直管上端口在水面上，则水面上方为恒定大气乐强，随水面下降，弯管上端口压强降低，出水速度减小；由此可知，要保证出水速度稳定，要使竖直管上端A在水面以下，故选项B错误。选用装置3，要获得钢球的平抛运动轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球，这样才能保证初速度相同，故选项C正确。用数码照相机拍摄时曝光时间是固定的，所以可以用来研究平抛运动，故选项D正确。（2）小球做平抛运动落在板面上，有，解得，则水平位移。由数学知识可知，题图b中直线的斜率为，解得。
设板长为L，当时，水平方向有，竖直方向有，解得。 3.答案：（1）B（2）1.50（1.49~1.51都算对）；1.50（1.49~1.51都算对）（3）不同意，因为空气阻力会造成小于，但表中大于。
（4）分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算时，将v折算成钢球的速度。解析：（1）要测量钢球下落的高度，应测量开始释放时钢球的球心到钢球在A点时球心的竖直距离，选B。
（2）根据题图可知，遮光条的宽度为，若计时器的示数为0.0100 s，则钢球的速度。
（3）由于空气阻力的存在，钢球下落过程中克服空气阻力做功，因此动能的增加量会小于重力势能的减少量，而题中表格数值表明动能的增加量大于重力势能的减少量，显然误差不是由于空气阻力造成的，而是由遮光条在钢球的下面，测得的速度比钢球的实际速度大造成的。
（4）分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算时，将v折算成钢球的速度。4.答案：（1）平衡小车运动中受到的摩擦阻力（2）1.0（3）没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；未满足拉车的钩码质量远小于小车质量解析：（1）反复调整垫木的位置，直到小车做匀速直线运动，目的是平衡摩擦阻力。
（2）由逐差法求解加速度，，其中，，，则。
（3）由图像可知，当加速度为0时，外力，图线不过原点O的原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够。小车的加速度实际是，开始时，由于满足，图线斜率近似为，其图线近似为直线，随着m的增大，图线的斜率不再是，而是，故图线上部是弯曲的。5.答案：（1）AB（2）解析：（1）为了减小绳的拉力的测量误差，动滑轮两侧细绳与长木板平行，A正确；为了使滑轮的拉力等于小车的合力，必须将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，B正确；有力传感器测量绳的拉力，不需要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M，C错误。
（2）根据动能定理有，解得。6.答案：（1）CD（2）4.00（3）图见解析；4.00解析：（1）用两个弹簧测力计拉细绳套时，夹角适中就行，A错误。在同一次实验中，结点O的位置不能改变，在不同次的实验中，结点O的位置可以改变，B错误。弹簧测力计的示数适当大一些可减小实验误差，C正确。标记同一细绳方向的两个点离得远一些，可以减小在方向描述上的误差，D正确。
（2）弹簧测力计上每1小格表示0.1 N，读数时有效数字要保留2位小数，则弹簧测力计b的示数为4.00 N。
（3）以方格纸上一个小格的边长作为1.0 N的标度，做出两个拉力的图示，以这两个拉力为邻边作平行四边形，则两边所夹的对角线就表示合力的大小和方向，如图所示。量出该对角线的长度，结合标度，可得合力大小约为4.00 N。
 7.答案：（1）刻度尺（2）弹簧自身重力；5（3）B解析：（1）需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的测量工具是刻度尺。
（2）图线的物理意义表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量的大小成正比，则有，代入数据解得。由题图可知，当时，x大于零，说明没有挂钩码时，弹簧伸长，是由弹簧自身的重力造成的。
（3）图像中横截距表示弹簧的原长，故b的原长比a的长，A错误；图像的斜率表示弹簧的劲度系数k，故a的劲度系数比b的大，B正确，C错误；弹簧的弹力满足胡克定律，弹力与弹簧的形变量成正比，D错误。8.答案：（1）BCD（2）AD（3）4:1解析：（1）根据实验原理可得，又因下落时间相同，即可求得，则若碰撞过程中动量守恒，则其表达式为，实验中需要测量的物理量有小球的质量和水平射程，因此需要用到刻度尺和天平，测量水平射程前，要确定小球落点的圆心，要用到圆规，故选BCD。
（2）要保证每次小球都做平抛运动，则轨道末端的切线必须水平，故A正确；“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前、后的速度的，只要小球离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故B错误；为了保证入射小球不反弹，入射小球的质量要大于被碰小球的质量，故C错误；要保证碰撞前的速度相同，所以入射小球每次都要从同一高度由静止滚下，故D正确。
（3）由题图乙可知，，如果两球碰撞过程动量守恒，则，代入数据解得。