高中物理微专题-新高考新实验-力学部分训练

这是一份高中物理微专题-新高考新实验-力学部分训练，共16页。
1．某同学为探究气球在空气中运动时所受空气阻力的大小跟速率的定量关系，所使用的器材如下：铁架台、钩码、弹簧测力计、细绳、气球、毫米刻度尺、具有连拍功能的手机，其实验步骤如下：
A.测出气球及钩码的总重力；
B．吹好气球，用细绳将气球扎紧，另一端系上钩码；
C．将刻度尺竖直固定在铁架台上，将气球（含钩码）从较高位置释放，使其经过刻度尺附近时能匀速下落；
D．使用手机连拍功能，拍摄气球匀速运动时的多张照片；
E．改变所悬挂的钩码质量，重复以上步骤；
F.记录并处理数据
请回答以下问题：
(1)某次拍摄的两张照片如图甲、乙，可以从中计算出气球下落的位移。图乙中所示位置的读数为 ；
(2)记录每次实验中气球（含钩码）重力和相邻两次拍摄时间内气球下落的位移，如下表所示，已知相邻两次拍摄的时间间隔为，根据表格数据可以计算出每组实验中气球所受阻力和其匀速运动时的速率。图丙中已描出了部分数据，请补描第三组的实验数据并绘制出关系图像。( )
(3)根据所绘制的图像，可以得到的实验结论为： 。
（2021·东北师大模拟）
2．为测量弹簧劲度系数，某探究小组设计了如下实验，实验装置如下图（1）图（2）所示，角度传感器与可转动“T”形螺杆相连，“T”形螺杆上套有螺母，螺母上固定有一个力传感器，力传感器套在左右两个固定的套杆（图2中未画出）上，弹簧的一端挂在力传感器下端挂钩上，另一端与铁架台底座的固定点相连。当角度传感器顶端转盘带动“T”形螺杆转动时，力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移，弹簧长度也随之发生变化。
（1）已知“T”形螺杆的螺纹间距d=4.0×10-3m，当其旋转300°时，力传感器在竖直方向移动 m。（结果保留2位有效数字）
（2）该探究小组操作步骤如下：
①旋转螺杆使初状态弹簧长度大于原长
②记录初状态力传感器示数F0以及角度传感器示数θ0
③旋转“T”形螺杆使弹簧长度增加，待稳定后，记录力传感器示数F1，其增加值△F1=F1-F0角度传感器示数θ1，其增加值△θ1=θ1-θ0
④多次旋转“T”形螺杆，重复步骤③的操作，在表格中记录多组△F、△θ值：
下图已描出5个点，请将剩余点在图中描出并连线 。
⑤若上图中的直线斜率a，则用d、a写出弹簧的劲度系数的表达式为k=
（2022·重庆模拟）
3．物体在液体中运动时会受到粘滞阻力作用，某同学设计了下面的实验来探究小球在豆油中运动时所受粘滞阻力大小与小球速率的关系。
所用实验器材：量筒；豆油；空心可开合小球；铁粉；刻度尺；频闪相机；电子秤。
实验步骤如下：
①在量筒中倒入适量豆油，并在量筒旁竖直固定一刻度尺，把量筒放到电子秤上，读出电子秤的示数为m0。
②在空心小球中放入适量的铁粉并封闭小球，然后把小球放入豆油中，使小球恰好能悬浮在豆油中，读出电子秤的示数为m1。
③在小球内再加入适量的铁粉，把小球完全浸入豆油中后由静止释放。当电子秤的示数不再变化时，打开频闪相机；记录电子秤示数为m2，然后通过照片中的刻度尺测出小球相邻两落点之间的距离为L。
④改变铁粉的质量，重复步骤③并记录数据。
⑤作出每次电子秤的读数m与对应的距离L之间的关系图象，如图所示。请回答以下问题（重力加速度为g）：
（1）小球全部浸入豆油中后所受浮力大小f浮＝ ；
（2）当电子秤的示数稳定为m2时，小球所受粘滞阻力大小f＝ ；
（3）电子秤示数不再变化时，小球在豆油中运动时所受粘滞阻力大小与小球速率 （填“满足”或“不满足”）正比例关系。
（2021·山东省济南市二模）
4．利用智能手机自带的各种传感器可以完成很多物理实验。某同学利用如图所示的实验装置，结合手机的传感器功能测定当地的重力加速度，实验步骤如下：
Ⅰ．实验前用游标卡尺测出小球的直径d＝10.00mm
Ⅱ．实验装置中固定轨道AB的末端水平，在轨道末端的安装一光电门，光电门通过数据采集器与计算机相连，测量小球离开轨道时的速度.将小球从轨道的某高度处由静止释放，小球运动一段时间后，打到竖直记录屏MN上，记下落点位置。然后通过手机传感器的测距功能，测量并记录小球做平抛运动的水平距离x和竖直下落距离h
Ⅲ．多次改变屏MN的水平距离x，使小球每次都从轨道的同一位置处由静止释放，重复上述实验，记录多组x、h数据，如下表所示
请根据上述数据，完成下列问题：
（1）在答题卡给定的坐标纸上做出x2－h的图像 ；
（2）若光电计时器记录的平均遮光时间t＝0.01s，根据上述图像求得当地的重力加速度大小g＝ m/s2（结果保留三位有效数字）；
（3）若实验中，每次记录的h值均漏掉了小球的半径，按照上述方法计算出的重力加速度大小与真实值相比是 。（填“偏大”、“偏小”、或“不变”）。
（2021·陕西省咸阳市高三下5月检测）
5．某同学为测量小滑块和两不同木板间的动摩擦因数，设计的实验步骤如下：
①将其中一木板水平放置在桌面上，一端伸出桌面外；另一木板倾斜放置，一端与水平木板平滑连接，如图甲所示。
②用量角器测得倾斜木板与水平桌面夹角为37°；用刻度尺测得水平木板的长度及水平木板距地面的高度均为1m。
③将小滑块从倾斜木板的某位置由静止释放，最终会落在水平地面上。测出小滑块释放点到倾斜木板底端的距离s（单位：m），小滑块离开水平木板后平抛的水平位移x（单位：m）。
④改变小滑块从倾斜木板开始释放的位置，重复步骤③。
⑤根据测量数据，描点画图像处理数据。
不计小滑块经倾斜木板与水平木板连接处的能量损失，请回答以下问题：
（1）在步骤⑤中，若画出的图像如图乙所示，纵轴为x2，则横轴应为
A.s B. C.s2 D.
（2）由图乙可知，小滑块与倾斜木板间的动摩擦因数μ1＝ ，与水平木板间的动摩擦因数μ2＝ 。
（2021·辽宁省锦州市高三一模）
6．用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。轻杆两端固定两个大小相等但质量不等的小球P、Q，杆可以绕固定于中点O的水平轴在竖直面内自由转动。O点正下方有一光电门，小球可恰好通过光电门，已知重力加速度为g。
（1）P、Q从水平位置由静止释放，当小球P通过最低点时，与光电门连接的数字计时器显示的挡光时间为Δt，小球的直径为d，则小球P经过最低点时的速度为 。
（2）用游标卡尺测得小球的直径如图乙所示，则小球的直径为 cm。
（3）若两小球P、Q球心间的距离为L，小球P的质量是小球Q质量的k倍（），当满足 （用L、d、Δt、g表示）时，就表明验证了机械能守恒定律。
（2021·福建宁德三模）
7．利用圆盘探究圆周运动的规律，装置如图甲所示。水平放置的圆盘绕竖直固定轴匀速转动，在圆盘上沿半径方向开有一条狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者的连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，固定在圆盘的边缘处，激光器连续向下发射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，计算机得到图象如图乙所示，其中横坐标表示时间，纵坐标表示传感器电压。
（1）使用游标卡尺测量狭缝宽度，如图丙所示，读数为 mm；
（2）测得传感器每次接收到激光信号的时间，则圆盘边缘处的线速度大小为 m/s，圆盘的角速度为 rad/s，取π=3.14。（计算结果保留2位有效数字）
（2021·山东模拟）
8．小李以一定的初速度将石子向斜上方抛出去，石子所做的运动是斜抛运动，他想：怎样才能将石子抛得更远呢？于是他找来小王一起做了如下探究：
他们用如图1所示的装置来做实验，保持容器水平，让喷水嘴的位置和喷水方向不变（即抛射角不变）做了三次实验：第一次让水的喷出速度较小，这时水喷出后落在容器的A点；第二次让水的喷出速度稍大，水喷出后落在容器的B点；第三次让水的喷出速度最大，水喷出后落在容器的C点。
小李和小王经过分析后得出的结论是： ；
小王回忆起上体育课时的情景，想起了几个应用上述结论的例子，其中之一就是为了将铅球推的更远，应尽可能 。然后控制开关让水喷出的速度不变，让水沿不同方向喷出，如图2所示，又做了几次实验，得到
小李和小王对上述数据进行了归纳分析，得出的结论是： ；
小李和小王总结了一下上述探究过程，他们明确了斜抛物体在水平方向飞行距离与初速度 和抛射角的关系，他们感到这次探究成功得益于在探究过程中两次较好的运用了 法。
（2022·山东淄博一模）
9．小球在液体中运动时要受到液体的摩擦阻力，这种阻力称为粘滞力或内摩擦力。在一般情况下，半径为r 的小球以速度v在液体中运动时，所受的液体阻力可用斯托克斯公式表示，式中称为液体的粘滞系数（也叫“内摩擦因数”，其国际单位为），r为小球半径，v为小球运动的速度。某兴趣小组根据所掌握的知识，搜集器材设计了如图甲所示的实验，测定某液体的粘滞系数，实验操作如下：
①将无线防水速度传感器安装在足够长量筒底部，传感器与计算机（图中未画出）建立联系，待测液体注满量筒；
②用螺旋测微器测定小球直径D；
③根据小球材质和液体种类查出它们的密度分别为和；
④用镊子将小球轻放在液体中让其在液体中下落，同时用计算机记录小球下落速度随时间变化的v-t 图像如图乙中曲线a；
⑤改变液体的温度，重复④步骤操作，得到不同的v-t 图像如图乙中曲线b、c。
（1）螺旋测微器读数如图丙所示，小球直径D= mm；
（2）查得小球的密度 ，液体的密度 ，测得小球匀速下落速度，则该液体的粘滞系数 （重力加速度g取10m/s2，结果保留三位有效数字）；
（3）已知当温度升高时，液体的粘滞系数减小，由此可判断图线a、b、c对应的液体温度Ta、Tb、Tc 的关系是 。
次数
1
2
3
4
5
6
7
重力
4.5
5.5
6.5
7.5
8.5
9.5
10.5
位移
13.60
16.30
19.80
23.80
26.60
28.80
32.80
序号
△F（单位：N）
△θ（单位：°）
1
0.121
499.7
2
0.247
999.9
3
0.373
1500.5
4
0.498
2000.2
5
0.623
2500.6
6
0.747
3000.3
实验顺序
1
2
3
4
5
x（cm）
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
x2（×10－2m2）
1.00
2.25
4.00
6.25
9.00
h（cm）
4.88
10.96
19.52
30.53
43.92
喷嘴与水平方向的夹角
15°
30°
45°
60°
75°
落点到喷嘴的水平距离/cm
50.2
86.6
100.0
86.6
50.2
参考答案：
1． 在误差允许的范围内，此气球受到空气阻力跟速率成正比
【详解】(1)[1]图乙中所示位置的读数为7.00cm；
(2)[2]第三组数据是G=f=6.5×10-2N时，速度v=19.80cm/s，则绘制出关系图像如图；
(3)[3]根据所绘制的图像可知，图像是过原点的直线，可以得到的实验结论为：在误差允许的范围内，此气球受到空气阻力跟速率成正比。
2．
【详解】（1）[1]当其旋转360°时，力传感器在竖直方向移动
则当其旋转300°，力传感器在竖直方向移动距离为
（2）[2][3]描点作图如下
角度增加时，弹簧形变量为Δx，则有
根据胡克定律得
解得
将上式变换得
图像斜率为
解得
。
3． 满足
【详解】（1）[1]悬浮时，对油和量筒，有
解得
（2）[2]电子秤示数稳定时，小球做匀速直线运动，对油和量筒，有
解得
（3）[3]由图象可得
（k为常量）
可得
故f与v满足正比例关系。
4． 9.76±0.03 相同
【详解】(1)[1]由表中数据可得
则x2－h的图像如下
(2)[2]有平抛运动的特点与图像可得，图像斜率为
平抛运动的初速度为
则重力加速度为
(3)[3]由[2]的分析可知，求重力加速度时，不需要知道小球的直径也可以，故计算出的重力加速度大小与真实值是相同的。
5． A 0.125 0.1
【详解】(1)[1]物体沿斜面运动到水平将要离开桌面前，由动能定理得
物体离开斜面做平抛运动
其中L，y均为1m。联立得
故y轴代表，则x轴为s。
(2)[2][3]根据图像，当s=0时
μ2=0.1
当时
此时，解得
6． 1.360
【详解】(1)[1] 小球P经过最低点时的速度为
(2)[2] 小球的直径为
(3)[3]系统机械能守恒，则有
代入速度得
7． 2.00 0.40 40
【详解】(1)[1]游标尺的零刻度线正好与主尺的2mm刻度线对齐，所以游标卡尺的读数为
d=2mm+0×0.05mm=2.00mm
(2)[2][3]由题可知，圆盘边缘的线速度为
角速度为
8． 在抛射角一定时，当物体抛出的初速度越大物体抛出的距离越远 增大初速度 在初速度一定时，随着抛射角的增大，抛出距离先是越来越大，然后越来越小。当夹角为45°时，抛出距离最大 控制变量法
【详解】[1]如图可知在抛射角一定时，初速度越大，飞行距离越远；
[2]可知为了将铅球推的更远，应尽可能增大初速度；
[3]如图，在抛射速度一定时，抛射角逐渐的增大，飞行距离增大，到45°时，飞行距离最大，抛射角再次增大时，飞行距离反而减小；
[4]根据上面的分析得出飞行距离同时和抛射角、速度有关．并且研究方法是控制变量法。
9． 1. 800##1.801##1.799 0. 648
【详解】（1）[1]螺旋测微器读数是固定刻度读数（0.5mm的整数倍）加可动刻度（0.5mm以下的小数）读数，图中读数为
（2）[2]小球的体积为
由粘滞力随速度增大而增大可知，小球加速度先减小后为零，加速度为零时有
联立方程，解得
带入数据得
（3）[3]由粘滞系数表达式可知，粘滞系数越小，小球的收尾速度越大，温度越高，因此