第1阶段 专题限时集训15 力学实验-【提分教练】2024年新高考物理二轮总复习练习（新教材）

专题限时集训(十五)　力学实验 1．(2023·河北省唐山市5月三模)某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如下实验： (1)如图甲所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳(带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上。 (2)将质量为m＝100 g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次。 (3)取下制图板，量出A1、A2、A3、…各点到O点的距离l1、l2、l3、…，量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角α1、α2、α3、…。 (4)在坐标纸上作出-l的图像如图乙所示。 请完成下列填空： ①已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为α时，橡皮筋所受的拉力大小为________(用g、m、α表示)。 ②由图乙可得橡皮筋的劲度系数k＝______ N/m，橡皮筋的原长l0＝________ m。(结果保留两位有效数字，g取9.8 m/s2) 2．(2023·山东省潍坊市高三一模)某学习小组同学利用如图所示装置探究弹簧弹性势能大小。实验器材有：左端带有挡板的水平长木板、轻质弹簧、带有遮光片的滑块、光电门、数字计时器、游标卡尺、毫米刻度尺、天平。 实验过程如下： ①用游标卡尺测得遮光片的宽度为d，用天平测得带有遮光片的滑块质量为m； ②长木板固定在水平地面上，将弹簧左端固定在挡板P上，右端与滑块不拴接，当弹簧自由伸长时，弹簧的右端垂直投影位于平板上的O点，在此处安装光电门，并与数字计时器相连； ③用滑块压缩弹簧，然后用销钉把滑块锁定，此时遮光片中心线通过平板上的A点，用刻度尺测量出AO间的距离x； ④拔去锁定滑块的销钉，滑块经过光电门，记录数字计时器显示的遮光时间为t，滑块停止运动时遮光片中心线通过平板上的B点，用刻度尺测量出OB间的距离L。 请回答下列问题： (1)滑块与弹簧分离瞬间，滑块的速度大小v＝________； (2)滑块在OB段运动的加速度大小a＝________； (3)实验过程中弹簧的最大弹性势能Epm＝______。(均用题目所给物理量符号表示) 3．(2023·山东省济南市高三一模)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律。质量为M的滑块左右两端各有一个挡光宽度均为d的遮光板，两遮光板中心的距离为L，如图乙所示。主要实验步骤如下： (1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，遮光板1、2经过光电传感器的挡光时间分别为t1、t2，由此可知，遮光板1经过光电传感器时的速度为________(用题中已知字母表示)，当满足________时，说明气垫导轨已经水平； (2)挂上质量为m的钩码，将滑块由光电传感器右侧某处由静止释放，记录遮光板1、2的挡光时间； (3)更换不同数量的钩码，多次记录遮光板1、2的挡光时间； (4)将钩码所受的总重力记为滑块受到的合力F，作出滑块受到的合力F与的图像，该图像为过坐标原点的一条直线，如图丙所示，若该图像的斜率为________时(用题中已知字母表示)，即可验证牛顿第二定律成立； (5)由于本实验中钩码的总重力并不等于滑块受到的合力F，要想合力的相对误差不大于5%，实验中所挂钩码总质量的最大值为________。 A．0.025 M B．0.05 M C．0.075 M D．0.10 M 4．(2023·武汉市高三4月调研)在“研究平抛运动”的实验中，为了测量小球平抛运动的初速度，采用如图甲所示的实验装置。实验操作的主要步骤如下： a．将坐标纸用图钉固定在木板上，并将木板竖直固定； b．将斜槽安装在木板左端，调节斜槽末端轨道水平，同时将重垂线挂在水平轨道边缘； c．在斜槽上端一固定位置静止释放小球，同时记录抛出点位置O，记录重垂线方向； d．小球从O点飞出后，撞到与木板平面垂直的竖直挡条上，小球撞击挡条时，会在挡条上留下一个痕迹点，用铅笔将痕迹点的投影点记录在坐标纸上； e．向右移动竖直挡条，从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，小球撞击挡条后，再次将挡条上痕迹点的投影点记录在坐标纸上，重复以上操作； f．取下白纸，描绘平抛运动轨迹，研究轨迹的性质，求出小球平抛运动的初速度大小。 (1)实验过程中，要建立直角坐标系。在下图中，坐标原点选择正确的是________。 A　　　　　B C　　　　　D (2)关于这个实验，下列说法正确的是________。 A．斜槽的末端一定要水平 B．一定要使用秒表来测量平抛运动的时间 C．竖直挡条每次向右移动的距离一定要相等 D．一定要记录抛出点的位置，才能求出小球的初速度 (3)某同学在实验中，只记下斜槽末端悬挂重垂线的方向，根据实验描绘出一段轨迹。如图乙所示，选取A、B、C三