专题16天空课堂实验-2023届高考物理实验模拟题专项集训

高考物理实验专题最新模拟题精练 专题16. 天宫课堂实验 1.（2023湖南名校质检） 2022年6月5日10时44分，神舟十四号飞船搭载航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲，成功发射，并与空间站核心舱顺利对接。神舟十四号飞行乘组将首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施两到三次出舱活动，并将继续开展天宫课堂。假设刘洋想用如图所示装置验证碰撞中的动量守恒，粗糙导轨水平放置，挡光板宽度为9.0mm，两滑块A、B被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧A滑块通过左侧的光电计时器，记录时间为s，右侧B滑块通过右侧的光电计时器，记录时间为0.060s，A、B质量未知。 质量测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。由牛顿第二定律可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。 （1）如图，假如航天员在A、B两滑块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B滑块一个恒力F，此时压力传感器示数为。将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为。据此可知A、B两滑块的质量之比_______。（用N、表示） （2）在计算机设定的恒力F作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，从而计算出加速度a=_________（用x、t表示）。这样，我们就能够计算出A滑块的质量=______（用N1、x、t表示） （3）若测出左侧A滑块质量为100g，A滑块的大小为________kg•m/s，右侧B滑块质量为150g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和__________kg•m/s。 （4）对于在天宫二号完成这个实验，下列说法正确的是____________。 A.可以用天平测出A、B物块的质量 B.因导轨粗糙，验证碰撞中的动量守恒，先要平衡摩擦力 C.这个实验可以估算出弹簧的弹性势能 D.两滑块的质量与速度乘积的矢量和式中的、都是速度的大小 2、（2022陕西渭南二模)大家知道，质量可以用天平来测量。但是在太空，物体完全失重，用天平无法测量质量，那么应该如何测量呢？北京时间2013年6月20日上午10时，我国航天员在天宫一号空间实验室进行了太空授课，演示了包括质量的测量在内的一系列实验。质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测试仪完成的，如图甲所示。由牛顿第二定律F=ma可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。 如图乙所示，设航天员在A、B两物块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给物体B施加一个已知恒力F，使物体A和B由静止开始共同运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，从而计算出物体A和B的加速度a= 。此过程中压力传感器的示数为F1，则物体A的质量mA= ，物体B的质量mB= 。 ( F B A 图乙 ) 3.由于空间站处于完全失重状态，不能利用天平等仪器测量质量，为此某同学为空间站设计了如图所示（a）的实验装置，用来测量小球质量。图中弹簧固定在挡板上，轨道B处装有光电门，可以测量出小球经过光电门的时间。该同学设计的主要实验步骤如下： （ⅰ）用游标卡尺测量小球的直径d （ⅱ）将弹簧固定在档板上 （ⅲ）小球与弹簧接触并压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x （ⅳ）由静止释放小球，测量小球离开弹簧后经过光电门的时间t，计算出小球离开弹簧的速度v （ⅴ）改变弹簧的压缩量，重复步骤（ⅲ）、（ⅳ）多次 （ⅵ）分析数据，得出小球的质量 该同学在地面上进行了上述实验，请回答下列问题 （1）步骤（ⅰ）中游标卡尺示数情况如图（b）所示，小球的直径d=______cm； （2）某一次步骤（ⅲ）中测得弹簧的压缩量为1cm，对应步骤（ⅳ）中测得小球通过光电门的时间为7.50ms，则此次小球离开弹簧的速度v=______m/s； （3）根据实验得到的弹簧的形变x与对应的小球速度v在图（c）中描出了对应的点，请将（2）问中对应的点描出，并画出v-x图象。 （4）已知实验所用弹簧的弹性势能EP与弹簧形变量x2之间的关系如图（d）所示，实验测得小球的质量为______kg。 4..到2022年,由我国自主建造的“天宫空间站”将投正常运营,可以开展科学研究和太空实验。某小组设计了在空间站测定物体质量的实验,如图甲所示,在有标尺的平直桌面上放置一个待测质量的物体A和已知质量的物体B,其连线与标尺平行。实验时,先让B静止,给A一指向B的初速度,用频闪照相仪记录A、B碰撞前后的运动情况,分别如图乙、丙