专题17 力学实验一 纸带类和光电门类实验 （分层练）【难点突破】2024年高考物理二轮专题综合能力突破训练

专题验收评价 专题17 力学实验 一 内容概览 A·常考题不丢分 命题点01 探究小车加速度随时间变化规律 命题点02 探究加速度与力、质量的关系 命题点03 验证机械能守恒定律 命题点04 验证动量守恒定律 B·拓展培优拿高分 C·挑战真题争满分 【命题点01 探究小车速度随时间变化的规律 】 1. 利用如图所示的装置研究匀变速直线运动． (1)实验时，测出遮光条的宽度d，在砝码盘中放上砝码，让滑块从光电门1的右侧由静止释放，用数字毫秒计测出遮光条经过光电门1和2的时间分别为t1和t2，测出从光电门1到光电门2所用的时间为Δt，计算出滑块的加速度大小a＝________(用d、t1、t2和Δt表示) (2)一个同学利用(1)中的装置实验时，保持滑块的质量、砝码盘和砝码的总质量不变，撤去光电门1，在某位置静止释放滑块，记录滑块的释放位置到光电门2的距离，记录遮光条的遮光时间，多次改变滑块的释放位置，重复实验．记录下的距离为x1、x2、x3、…，时间为t1、t2、t3、…，以x为纵轴，为横轴，描点作图得到一条过原点的倾斜直线，已知该直线的斜率为k，则滑块匀变速运动过程中的加速度大小a＝________(用d和k表示)． 【命题点02 探究加速度与力、质量的关系】 2. （2023·江苏省百校联考高三下学期第三次联考）如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系、验证机械能守恒定律的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，测量在A处的遮光条到光电门B的距离x，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码．开动气泵，调节气垫导轨，每次滑块都从A处由静止释放． （1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则________． （2）开动气泵后，将滑块从A处由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，则滑块的加速度大小是________（各物理量均用字母表示）． （3）探究加速度与力的关系，下列不必要的一项实验要求是_________．（请填写选项前对应字母） A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使A位置与光电门间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调节水平 D．应使细线与气垫导轨平行 （4）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，分别求出滑块对应的加速度a，通过描点作出图像，研究滑块的加速度a与力F的关系，所作图线的特点是_________． （5）在如图甲所示的装置中撤去力传感器，将钩码直接与定滑轮下的细线相连，开动气泵后，仍将滑块从A处由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间，已知钩码质量为m、滑块和遮光条的总质量为M，重力加速度为g，则验证m与M组成的系统机械能守恒定律的表达式为____________． 【命题点03 探究加速度与力、质量的关系】 3. (2023·江苏省苏州第十中学高三阶段检测)探究学习小组欲探究物体的加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图甲所示的装置，图中小车的质量用M表示，钩码的质量用m表示．要顺利完成该实验： (1)为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是________；要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是________； A．使细线与长木板平行 B．补偿小车与木板间的阻力 C．先释放纸带，再打开打点计时器 D．钩码质量远小于小车质量 (2)如图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F为6个相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未标出．打点计时器每隔0.02 s打一个点，利用图中给出的数据可求出小车的加速度a＝________ m/s2； (3)某同学经过测量，计算得到如下数据，请在图丙中作出小车加速度a与所受的合外力F的关系图像 组别 1 2 3 4 5 6 7 M/kg 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 F/N 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 a/(m·s－2) 0.13 0.17 0.26 0.34 0.43 0.51 0.59 (4)由图像可看出，该实验存在较大的误差，产生误差的主要原因是__________________． 【命题点04 验证机械能守恒定律】 4. (2023·山东青岛市质检)为了消除空气阻力对实验结果的影响，某实验小组用如图甲所示实验装置做验证机械能守恒定律实验，牛顿管竖直固定在铁架台上，光电门固定在牛顿管的外侧，紧贴牛顿管外侧再固定刻度尺(0刻度线与管口齐平，图中未画出)，启动抽气泵，将牛顿管内的空气抽出，已知橡胶球的质量为m，当地重力加速度为g. (1)先用游标卡尺测量