2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题十九 力学实验 B卷

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专题十九 力学实验 B卷

1.探究“单摆的周期T与摆长L的关系”的实验中，某次实验中用停表记下了单摆振动40次的时间如图甲所示，由图可读出时间为_________s.某次实验中没有游标卡尺和螺旋测微器，无法直接测量摆球的直径，测得绳长为，悬挂点到摆球的下端长度为，则摆长___________（用和表示）.以摆长L作为横坐标，周期的平方作为纵坐标，斜率_________（用物理量表示）.与L的关系如图乙所示，取，则当地重力加速度为___________（保留两位小数）.

2.（1）如图甲所示，有人对“利用频闪照相研究平抛运动规律”装置进行了改变，在装置两侧都装上完全相同的斜槽，但位置有一定高度差，白色与黑色的两个相同的小球分别由斜槽某位置静止开始释放.实验后对照片做一定处理并建立直角坐标系，得到如图乙所示的部分小球位置示意图，g取.

（1）观察改进后的实验装置可以发现，斜槽末端都接有一小段水平槽，这样做的目的是__________.

（2）根据部分小球位置示意图，下列说法正确的是_________.

A.闪光间隔为0.1 s  B.白球抛出点坐标

C.黑球抛出点坐标 D.两小球是从斜槽的相同位置被静止释放的

（3）若两球在实验中于图中C位置发生碰撞，则可知两小球释放的时间差约为________s.

3.某实验小组用如图1所示装置做“研究匀变速直线运动”实验.打点计时器所接交流电的频率为50 Hz.

（1）实验必须做到的是________.

A.钩码的质量远小于小车的质量 B.垫高长木板没有定滑轮的一端，平衡摩擦力

C.小车释放前靠近打点计时器 D.连接小车的细绳平行于长木板

（2）调节好实验装置，进行正确操作，打出的纸带如图2所示，在纸带上取计数点，相邻两个计数点间还有四个计时点未画出，由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度大小是__________m/s，小车运动的加速度大小是______.（计算结果均保留两位有效数字）

（3）如果交流电的频率实际只有49 Hz，则测得的小车的加速度比实际值_________（填“大”或“小”）.

4.某同学欲运用牛顿第二定律测量滑块的质量M，其实验装置如图甲所示，设计的实验步骤为：

（1）调整长木板倾角，当钩码的质量为时滑块恰好沿木板向下做匀速运动；

（2）保持木板倾角不变，撤去钩码，将滑块移近打点计时器，然后释放滑块，滑块沿木板向下做匀加速直线运动，并打出点迹清晰的纸带如图乙所示（打点计时器的工作频率为50 Hz）。

请回答下列问题：

①打点计时器打下D点时，滑块的速度_______m/s；（结果保留3位有效数字）

②滑块做匀加速直线运动的加速度______；（结果保留3位有效数字）

③滑块的质量__________（用字母a、和当地重力加速度g表示）。

（3）保持木板倾角不变，挂上质量为m（均小于）的钩码，滑块沿木板向下匀加速运动，测出滑块的加速度；多次改变钩码的质量，分别求出相应的加速度。

（4）若绳的拉力与所挂钩码的重力大小相等，作出图像如图丙所示，则由图丙可求得滑块的质量__________kg。（g取，结果保留3位有效数字）

5.（I）小李同学利用图甲装置验证机械能守恒定律时，打出如图乙所示的纸带，已知打点计时器频率为50 Hz.

（1）下列关于该实验说法正确的是___________.

A.纸带必须尽量保持竖直方向以减小摩擦阻力作用

B.为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点

C.将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减小纸带和打点计时器间的摩擦

D.可以选择较轻的物体作为重物以延长下落的时间，实验效果更好

（2）根据图乙中纸带的数据，打下C点时重物的速度为_________m/s（结果保留两位小数）.

（3）小明同学用两个形状完全相同，但质量不同的重物P和Q分别进行实验，测得几组数据，并作出图像，如图丙所示，由图像可判断P的质量___________（填“大于”或“小于”）Q的质量.

（Ⅱ）如图所示，在利用力传感器做“探究作用力与反作用力的关系”的实验中，下列相关叙述正确的是__________.

A.左手向左拉动传感器时，右边的传感器显示拉力为0

B.两个传感器相互拉动，一起向右做加速运动时，右边传感器显示的拉力更大

C.实验时，当一个传感器的示数增大，发现另一个传感器的示数过一会儿才增大

D.两个传感器显示的力的大小总是一样的

6.如图所示为实验室中验证动量守恒定律的实验装置示意图.

（1）若入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则下列说法正确的是_________.

A. B. C. D.

（2）为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是__________.

A.刻度尺 B.游标卡尺 C.天平 D.停表

（3）设入射小球的质量为，被碰小球的质量为，则在用图中所示装置进行实验时（P为碰前入射小球落点的平均位置），所得“验证动量守恒定律”的表达式为_________（用装置图中的字母表示）.

7.某实验小组用如图所示实验装置探究合力做功与动能变化的关系.铁架台固定在水平桌面上，将足够长的薄长木板倾斜放置，一端固定在水平桌面边缘P处，另一端放置在铁架台的铁杆上，忽略铁杆粗细，P处放置一光电门（未画出）.实验步骤如下：

①用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度，用天平测出滑块的质量m；

②平衡摩擦力：以P处为长木板的转动中心，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下做匀速运动.在铁架台竖直杆上记下此位置，用刻度尺测出到水平桌面的高度H；

③长木板一端保持在P处，另一端放置在铁架台竖直杆位置，用刻度尺量出、的距离，将滑块从木板上的位置由静止释放，记录挡光片的挡光时间；

④保持长木板一端在P处，重新调节长木板另一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次.

Ⅰ.滑块沿长木板由运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题（已知重力加速度为g）.

（1）滑块动能的变化量______.

（2）滑块克服摩擦力做的功________.

（3）合力对滑块做的功_________.

Ⅱ.某考生以木板在铁架台竖直杆上的放置位置到的距离h为横轴，以滑块通过光电门时的挡光时间t的倒数的平方为纵轴，根据测量数据在坐标系中描点画出图线，若图线为过原点的直线，且图线斜率____________，则能证明合外力做的功等于物体动能的变化量.

8.某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律及测定平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数的实验.在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，A点右侧为光滑水平面，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g.采用的实验步骤如下：

A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；

B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量；

C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上；

D.烧断细线后，瞬间被弹开，向相反方向运动；

E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间；

F.滑块a最终停在C点（图中未画出），用刻度尺测出之间的距离；

G.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘垂线与B点之间的水平距离；

H.改变弹簧压缩量，进行多次测量.

（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_____mm；

（2）该实验要验证动量守恒定律，则只需验证弹开后的动量大小相等，即a的动量大小_________等于b的动量大小__________；（用上述实验所涉及物理量的字母表示）

（3）改变弹簧压缩量，多次测量后，该兴趣小组得到的距离与，的关系图象如图丙所示，图象的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________.（用上述实验数据字母表示）

答案以及解析

1.答案：99.8；；；

解析：由题图甲所示停表可知，分针示数为，秒针示数为9.8 s，则停表示数为；摆长为悬挂点到球心距离，等于绳长加摆球的半径，则摆长为，根据单摆周期公式得到，所以以摆长L作为横坐标，周期的平方作为纵坐标，图线的斜率为，由题图乙可知斜率为，即有，计算可得.

2.答案：（1）保证小球水平抛出（小球抛出时初速度水平）

（2）ABD

（3）0.15

解析：（1）斜槽末端都接有一小段水平槽，是为了保证小球水平抛出，做平抛运动.

（2）根据得，故A正确；横坐标为0.15 m的小球在竖直方向上的分速度，则运动的时间，所以白球抛出点的坐标为，故B正确；横坐标为0.80 m的小球在竖直方向上的分速度，则运动的时间，水平分速度，则此时黑球的水平位移，竖直位移，黑球抛出点的横坐标，纵坐标，所以黑球抛出点的坐标为，故C错误；两球在水平方向上相等时间间隔内的位移相等，则初速度大小相等，可知两球是从斜槽的相同位置被静止释放的，故D正确.

（3）黑球运动到横坐标为0.80 m时的时间为0.15 s，则黑球运动到C处的时间为0.25 s，白球运动到横坐标为0.15 m的时间为0.1 s，则白球运动到C处的时间为0.4 s，则.

3.答案：（1）CD

（2）0.96；2.4

（3）大

解析：（1）研究匀变速直线运动时，不需要平衡摩擦力，不需要满足钩码的质量远小于小车的质量，A、B项错误；为了能多打出一些点便于数据处理，小车释放前应靠近打点计时器，C项正确；为了使小车能做匀变速运动，连接小车的细绳应平行于长木板，D项正确.

（2）根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，有

小车运动的加速度.

（3）如果交流电的频率实际只有49 Hz，则测量计算时所用频率偏大，由知计算所得的加速度偏大.

4.答案：（2）①1.69

②3.88

③

（4）0.200

解析：从图乙中可知，，，，。

（2）①相邻计数点间的时间间隔为，。

②根据逐差法可得滑块的加速度

③滑块做匀速运动时受力平衡，由平衡条件得，撤去钩码后滑块做匀加速直线运动时，受到的合外力，由牛顿第二定律得，解得。

（4）滑块做匀速运动时受力平衡，由平衡条件得，挂上质量为m的钩码时滑块沿木板向下做匀加速直线运动，受到的合外力为，由牛顿第二定律得，解得，由图丙所示图像可知，解得。

5.答案：（I）（1）AC

（2）2.25

（3）大于

（Ⅱ）D

解析：（Ⅰ）（1）纸带必须尽量保持竖直方向，从而减小摩擦阻力作用，A正确；验证机械能守恒时，因为纸带开始运动前已经打出一些点，不能取打出的第一个点作为起点，一般选择纸带上打出的与第二个点间距接近0.02 m的第一个点作为起点，B错误；依据两种打点计时器的工作原理，将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减小纸带和打点计时器间的摩擦，C正确；选择较轻的物体作为重物，空气阻力影响相对较大，会导致实验结果误差较大，D错误.

（2）C点的瞬时速度等于段的平均速度，则有

.

（3）根据动能定理得，

则有，

知图线的斜率为，重物形状相同，则阻力f相等，

Q的图线斜率小，知Q的质量小，所以P的质量大于Q的质量.

（Ⅱ）两个传感器之间的力为作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，它们总是大小相等、方向相反，故选D.

6.答案：（1）C

（2）AC

（3）

解析：（1）在小球碰撞过程中水平方向上动量守恒，故有，在碰撞过程中若机械能守恒，则有，解得，若要碰后入射小球的速度，故，即，为了使两球发生正碰，要求两小球的半径相同，即，故选项C正确，A、B、D错误.

（2）P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球落点的平均位置，N为碰后被碰小球落点的平均位置，碰撞前入射小球的速度为，碰撞后入射小球的速度为，碰撞后被碰小球的速度为，若成立，则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，解得，故需要的测量工具有刻度尺和天平，故选项A、C正确，B、D错误.

（3）根据上述分析可知，表达式为.

7.答案：Ⅰ.（1）

（2）

（3）

Ⅱ.

解析：Ⅰ.（1）由于挡光片宽度很小，滑块通过光电门的速度近似为，滑块动能的变化量.

（2）滑块从位置释放匀速下滑时，由动能定理有，且，得（x为P到铁架台竖直杆的距离，θ为此时长木板的倾角），从释放时，设长木板的倾角为α，长度为，则克服摩擦力做功为，，故.

（3）合力做的功.

Ⅱ.由动能定理，有

整理得，故图线斜率.

8.答案：（1）2.550

（2）；

（3）

解析：（1）螺旋测微器的固定刻度读数为2.5 mm，可动刻度读数为，所以最终读数为.

（2）烧断细线后，a向左运动，经过光电门.根据速度公式可知，a经过光电门的速度大小为，故a的动量大小为离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得，解得，故b的动量大小为.

（3）对滑块a由光电门向左运动过程分析，则有，经过光电门的速度大小，由牛顿第二定律可得，联立可得，则由图象可知.