（課標(biāo)通用）高考物理二輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)題提分技巧 熱點(diǎn)14 力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（含解析）-人教版高三全冊物理試題

熱點(diǎn)14力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(建議用時：30分鐘)1(2019·廣東華南師大附中月考)某同學(xué)利用圖示裝置來研究A和C組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒A、B是質(zhì)量均為m的小物塊，C是質(zhì)量為M的重物，A、B間由輕彈簧相連、A、C間由輕繩相連在物塊B下放置一壓力傳感器，重物C下放置一速度傳感器，壓力傳感器與速度傳感器相連當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時，就觸發(fā)速度傳感器測定此時重物C的速度整個實(shí)驗(yàn)中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g.實(shí)驗(yàn)操作如下：開始時，系統(tǒng)在外力作用下保持靜止，輕繩拉直但張力為零現(xiàn)釋放C，使其向下運(yùn)動，當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時，觸發(fā)速度傳感器測出C的速度為v；在實(shí)驗(yàn)中保持A、B質(zhì)量不變，改變C的質(zhì)量M，多次重復(fù)第步回答下列問題：(1)該實(shí)驗(yàn)中，M和m大小關(guān)系必須滿足M_m(選填“<”“”或“>”)(2)為便于研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系，每次測重物的速度時，其已下降的高度應(yīng)_(選填“相同”或“不同”)(3)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，為得到線性關(guān)系圖線，應(yīng)作出_(選填“v2­M”“v2­”或“v2­”)圖線(4)若第(3)問中所作出的圖線在縱軸上的截距為b，則彈簧的勁度系數(shù)為_(用題給的已知量表示)解析 (1)由題意可知，當(dāng)壓力傳感器的示數(shù)為零時，C仍然有向下的速度v，所以必須滿足M>m.(2)必須保證重物每次下降高度相同才能研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系(3)因剛開始時彈簧被壓縮，彈力為mg；而壓力傳感器示數(shù)為零時，彈簧被拉伸，彈力大小仍為mg，即彈簧彈性勢能在始、末狀態(tài)相同，為此需要驗(yàn)證(mM)v2(Mm)g·2x，x為彈簧彈力大小為mg時彈簧的形變量，化簡得v28mg·x·4gx，所以要想得到線性關(guān)系圖線，應(yīng)作v2­圖線(4)由題意知，當(dāng)0時有b4gx，而mgkx，聯(lián)立得k.答案 (1)>(2)相同(3)v2(4)2(2019·廣西柳鐵一中期中)某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律，設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系(1)如圖甲所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測得相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k_N/m.(g取9.8 m/s2)砝碼質(zhì)量/g50100150彈簧長度/cm8.627.636.66(2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖乙所示；調(diào)整導(dǎo)軌，當(dāng)滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小_(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v，釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為_(4)重復(fù)(3)中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖丙所示由圖可知，v與x成_關(guān)系，由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的_成正比解析 (1)由fkx得fk·x，代入表中數(shù)據(jù)可得出k值(2)滑塊滑行過程中無摩擦阻力，自由滑動時導(dǎo)軌已調(diào)整到水平狀態(tài)，故滑塊此時勻速運(yùn)動(3)當(dāng)不考慮空氣阻力、摩擦等因素且導(dǎo)軌又調(diào)到水平狀態(tài)時，釋放滑塊的過程中只涉及彈性勢能與滑塊的動能，即能量只在這兩種形式的能量之間轉(zhuǎn)化(4)vx圖線是過原點(diǎn)的直線，故vx.因EpEkmv2v2x2，故Epx2.答案 (1)49.550.5(2)相等(3)滑塊的動能(4)壓縮量的二次方3(2019·廣東深圳耀華實(shí)驗(yàn)學(xué)校月考)為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車總質(zhì)量用M表示(乙圖中M包括小車與傳感器質(zhì)量，丙圖中M包括小車和與小車相連的滑輪質(zhì)量)，鉤碼總質(zhì)量用m表示(1)三組實(shí)驗(yàn)中需要平衡小車與長木板間摩擦力的是_(用甲、乙、丙表示)(2)三組實(shí)驗(yàn)中需滿足Mm關(guān)系的是_(3)若采用圖甲所示方法研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”，M為小車總質(zhì)量(其中小車自身質(zhì)量用M0表示，車上所加砝碼質(zhì)量用m0表示)，所畫出的實(shí)驗(yàn)圖象如圖所示設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，則小車受到的拉力為F_，小車的質(zhì)量為M0_.解析 (1)三組實(shí)驗(yàn)都是用細(xì)線的拉力表示小車受到的合外力，所以都需要平衡摩擦力(2)甲圖中鉤碼的總質(zhì)量對應(yīng)的重力大小表示小車受到的合外力大小，乙圖中小車受到的合外力用力傳感器測出，丙圖中小車受到的合外力則是測力計示數(shù)的2倍，因此三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件(3)根據(jù)牛頓第二定律得F(M0m0)a，變形得m0，所以­m0圖線的斜率為，則k ，解得F；縱軸截距b，解得小車質(zhì)量M0 .答案 (1)甲、乙、丙(2)甲(3)4(2019·全國押題卷二)甲、乙同學(xué)均設(shè)計了測定動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)，已知重力加速度為g.(1)甲同學(xué)設(shè)計的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，其中A為置于水平面上的質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接一個輕質(zhì)彈簧測力計，連接彈簧的細(xì)繩水平，實(shí)驗(yàn)時用力向左拉動A，當(dāng)C的示數(shù)穩(wěn)定后(B仍在A上)，讀出其示數(shù)F，則該設(shè)計能測出_(選填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，其表達(dá)式為_.(2)乙同學(xué)的設(shè)計如圖乙所示，他在一端帶有定滑輪的長木板上固定A、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤處所受的拉力，長木板固定在水平面上，物塊與滑輪間的細(xì)繩水平，實(shí)驗(yàn)時，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運(yùn)動，讀出多組測力計示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動時間t；在坐標(biāo)系中作出F­的圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b，因乙同學(xué)不能測出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量為_(填所測物理量及符號)根據(jù)所測物理量及圖線信息，可知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)表達(dá)式為_.解析 (1)當(dāng)A達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，B處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧測力計的讀數(shù)F與B所受的滑動摩擦力f大小相等B對木塊A的壓力大小等于B的重力mg，由ffN得，由C上讀取F，即可求出A與B間的動摩擦因數(shù).(2)小車由靜止開始做勻加速運(yùn)動，根據(jù)勻加速直線運(yùn)動位移公式得xat2，解得a，根據(jù)牛頓第二定律得，對于小車有Fmgma，則Fmgmamg，圖線的斜率為k2mx，縱軸的截距為bmg，k與摩擦力是否存在無關(guān)，小車與木板間的動摩擦因數(shù)，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量是光電門A、B之間的距離x.答案 (1)A與B(2)光電門A、B之間的距離x