高考物理二轮复习专题分层突破练17力学实验(含解析)

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1.为了探究在橡皮条弹力作用下小车的运动,某同学设计了如图甲所示的实验,由静止释放小车,小车在处于伸长状态的橡皮条弹力的作用下向左运动。打点计时器打下的纸带如图乙所示,计时点0为打下的第一个点,两点之间的时间间隔为T,该同学在测出计时点2、3、4到计时点0的距离x1、x2、x3后,将纸带由图示位置剪断,将每段纸带的下端对齐,依次并排粘贴在直角坐标系中,连接各段纸带上端的中点画出平滑曲线如图丙所示。对该实验结果的研究可知:
处理数据时,图丙纵轴取每段纸带的平均速度参量,横轴取时间参量,计数点2、3的速度分别为v2、v3,则图中vA表示 。
A.v3B.
C.D.
2.一个矿区的重力加速度偏大,某同学“用单摆测定重力加速度”实验探究该问题。
(1)用最小分度为毫米的米尺测得摆线的长度为990.8 mm,用10分度的游标卡尺测得摆球的直径如图所示,摆球的直径为 mm。
(2)把摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放,使单摆在竖直平面内摆动,用秒表测出单摆做50次全振动所用的时间,秒表读数如图所示,读出所经历的时间,单摆的周期为 s。
(3)测得当地的重力加速度为 m/s2。(保留3位有效数字)
3.(2020广东高三二模)在“验证力的平行四边形定则”实验中,橡皮条一端固定在贴有白纸的水平木板上P点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计A和B,平行于木板沿两个不同的方向拉弹簧测力计。某次实验,当橡皮条与两细绳的结点被拉到O点时,两细绳刚好相互垂直,弹簧测力计的示数如图甲所示。
(1)两细绳对结点的拉力大小可由A、B分别读出:FA= N和FB= N;
(2)请在图乙的方格纸(一小格边长表示0.5 N)上画出这两个力及它们合力的图示。
4.(2020北京高三二模)如图甲所示,在“验证动量守恒定律”实验中,A、B两球半径相同。先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下,从轨道末端抛出,落到位于水平地面的复写纸上,在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端,让A球仍从位置C由静止滚下,A球和B球碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置,未放B球时,A球的落点是P点,O点是轨道末端在记录纸上的竖直投影点,如图乙所示。
(1)为了尽量减小实验误差,A球碰后要沿原方向运动,两个小球的质量应满足m1 m2(选填“>”或“ (2)C (3)B (4)m1·OP=m1·OM+m2·ON
解析 (1)要使入射小球m1碰后不被反弹,应该满足m1>m2
(2)验证动量守恒定律实验中,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,根据平抛运动规律,若落地高度不变,则运动时间不变,因此可以用水平射程大小来体现水平速度大小,故需要测量水平射程,AB错误,C正确;故选C;
(3)实验中,斜槽轨道不一定需要光滑,但是斜槽轨道末端必须水平,保证小球做平抛运动,实验中,复写纸和白纸位置不可以移动,B球每次的落点不一定是重合的,ACD错误,B正确。故选B;
(4)根据平抛运动可知,落地高度相同,则运动时间相同,设落地时间为t,则v0=,v1=,v2=
而动量守恒的表达式是m1v0=m1v1+m2v2
若两球相碰前后的动量守恒,则需要验证表达式m1OP=m1OM+m2ON即可。
5.答案 (1)3F0 (3)不变 增大
解析 (1)设小球运动到最低点时的速度为v,此时小球所受支持力为FN,小球由静止释放运动到最低点的过程,由动能定理得
mgR=mv2-0
小球运动到最低点时,由牛顿第二定律得FN-mg=m
联立解得FN=3mg=3F0
由牛顿第三定律得,电子秤的压力示数为3F0。
(3)由(1)中的计算结果可知,小球运动到最低点时,小球对轨道的压力始终为自身重力的3倍,与轨道半径无关,所以随轨道半径增大,小球对轨道的压力不变。由(1)中的计算结果可知,小球运动到最低点时的动能等于mgR,则轨道半径增大,小球在轨道最低点的动能也增大。
6.答案 (1)1.4×10-2(或0.014) (2)蜡烛的质量m
解析 (1)由图可知,x1=1.4 cm,x2=(4.1-1.4) cm=2.7 cm,x3=(8.4-4.1) cm=4.3 cm,x4=(13.9-8.4) cm=5.5 cm,x5=(20.9-13.9) cm=7 cm,根据逐差法可知:a=,其中T=1 s,代入数可得,a=0.014 m/s2;
(2)根据牛顿第二定律可知:F浮-mg=ma,所以还要测蜡烛的质量m。