全国通用2022版高考物理大二轮总复习增分策略强化练专题七第1讲力学实验与创新

专题七第1讲　力学实验与创新1．(2022·安康二模)某同学用如图1所示的实验装置验证力的平行四边形定则，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置，分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．图1(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________．(2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)A．应测量重物所受的重力B．弹簧测力计应在使用前校零C．拉线方向与木板平面平行D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请你提出一个解决办法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.2．(2022·山东理综·21)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则．实验步骤：①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向．②如图2所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：10\n图2F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO′.④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图3所示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.图3完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图4中画出F－l图线，根据图线求得l0＝________cm.图4(2)测得OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则FOA的大小为________N.(3)根据给出的标度，在图5中作出FOA和FOB的合力F′的图示．10\n图5(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论．3．(2022·潮州市二模)用如图6所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验．图6(1)为了消除长木板与小车间的摩擦力对实验的影响，必须在长木板远离滑轮的一端下面垫一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至不挂沙桶时轻推小车能在长木板上做______________运动．(2)为保持拉力的方向不变，应调节滑轮的高度使细线与________平行．(3)挂上沙桶后，某同学只改变小车的质量进行测量．他根据实验得到的几组数据作出a－图象如图7.根据图可判断本次实验中小车受到的合外力大小为________N．(保留到小数点后二位)图710\n4．(2022·皖南八校二次联考)某同学想利用滑块在倾斜气垫导轨上的运动来验证动能定理．如图8所示，测量步骤如下：图8①将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H，在导轨上间距为l的两点处分别安装光电门P1和P2.②用20分度的游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d.③接通气源及光电计时器，将滑块从导轨左端自由释放．测得滑块分别通过两个光电门时遮光时间为Δt1和Δt2.阅读上面的实验步骤回答下列问题：(1)写出本实验验证动能定理的原理式：__________________________________.(用测出的物理量表示)(2)实验所用滑块的质量m＝600g，其他数据如下L＝1.5m，H＝10cm，l＝50cm，则实验中外力所做的功为________．(g＝10m/s2)(3)写出减小实验误差的一种措施________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.5．(2022·泰安市二模)某研究性学习小组用如图9所示装置来测定当地重力加速度，主要操作步骤如下：10\n图9①安装实验器材，调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上；②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图上未画出)测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作，测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度；④画出v－t图象．请根据实验，回答如下问题：(1)设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g.则小铁球通过两光电门间的平均速度v的表达式为________．(用v0、g和t表示)(2)实验测得的数据如下表：实验次数123456h(cm)10.0020.0030.0040.0050.0060.00t(s)0.0690.1190.1590.1950.2260.255v(m/s)1.451.681.892.052.212.35请在图10中画出v－t图象．10\n图10(3)根据v－t图象，可以求得当地重力加速度g＝__________m/s2，小球通过光电门1时的速度为__________m/s.(以上结果均保留两位有效数字)6．(2022·长春市四模)如图11甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置，在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条．若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．图11(1)实验前，接通电源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，若图乙中的Δt1>Δt2，说明气垫导轨________端偏高(填“左”或“右”)．(2)用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d＝________mm.(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置静止释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt1、Δt2和d10\n已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出__________________和__________________________(写出物理量的名称及符号)．(4)若上述物理量间满足关系式______________________________________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．10\n二轮专题强化练答案精析专题七　实验技能与创新第1讲　力学实验与创新1．(1)3.6N　(2)D　(3)减小M的质量、减小OP与竖直方向的夹角、减小弹簧测力计B拉力的大小解析　(1)弹簧测力计读数，每1N被分成5格，则1格就等于0.2N．题图中指针落在3N到4N的第3格处，所以示数为3.6N.(2)实验通过作出三个力的图示，来验证力的平行四边形定则，因此重物的重力必须要知道，故A正确；弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零，故B正确；拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小的准确性，故C正确；重物的重力即合力的大小和方向是确定的，所以不需要每次都使O点静止在同一位置，故D错误．本题选不必要的，答案为D.(3)当弹簧测力计A超出其量程，则说明弹簧测力计B与重物这两根细线的力的合力已偏大．又由于挂重物的细线的方向已确定，所以要么减小重物的重量，要么改变弹簧测力计B拉细线的方向，或改变弹簧测力计B拉力的大小，从而使弹簧测力计A不超出量程．2．(1)见解析图甲　10.0(9.8、9.9、10.1均正确)　(2)1.80(1.70～1.90均正确)(3)见解析图乙　(4)FOO′解析　(1)作出F－l图象，如图甲所示，求得直线的截距即为l0，可得l0＝10.0cm(2)可计算橡皮筋的劲度系数k＝＝N/m＝50N/m若OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则橡皮筋的弹力为F＝kΔx＝50×(6.00＋7.60－10.00)×10－2N＝1.80N则此时FOA＝F＝1.80N(3)FOB＝FOA＝1.80N，两力的合力F′如图乙所示．10\n(4)FOO′的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，F′是FOA、FOB两个力的合力，所以通过比较F′和FOO′的大小和方向，可得出实验结论．3．(1)匀速直线　(2)长木板　(3)0.06解析　(1)当重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡时，小车做匀速直线运动．(2)为保持拉力的方向不变，应调节滑轮的高度使细线与长木板平行．(3)由牛顿第二定律F＝ma知，F即为图象的斜率，即F＝0.06N.4．(1)＝d2(－)　(2)0.2J　(3)适当提高滑块的初始位置，增大滑块通过光电门的速度或减小遮光条的宽度解析　(1)合外力做功即为重力所做的功为：W＝mgh＝mglsinθ＝mgl·动能的增加量为：ΔEk＝mv－mv＝m(－)由W＝ΔEk得验证动能定理的原理式为：＝d2(－)．(2)代入数据可得合外力做功为：W＝mgl·＝0.6×10×0.5×J＝0.2J.(3)误差来自于滑块速度的近似处理，可以适当提高滑块的初始位置，增大滑块通过光电门的速度或减小遮光条的宽度．5．(1)v＝v0＋gt　(2)见解析图(3)9.7(9.6～9.8)　1.10解析　(1)根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度得：小铁球通过两光电门间的平均速度v的表达式为v＝v0＋gt.(2)根据数据作出v－t图象．10\n(3)小铁球通过两光电门间的平均速度v的表达式为v＝v0＋gt；所以v－t图象的斜率表示g，所以当地重力加速度g＝2k＝9.7m/s2，根据v－t图象得出v0＝1.10m/s.6．(1)右　(2)2.25　(3)滑块总质量M　两光电传感器A、B间距离L　(4)mgL＝(M＋m)()2－(M＋m)()2解析　滑块做加速运动，说明气垫导轨右端偏高；由图可得d＝2.25mm，若要验证系统机械能守恒还需测出两光电门间距离L和滑块总质量M.若钩码重力势能的减少量在数值上等于钩码和滑块动能的增加量，则系统机械能守恒．10