题型专练3 创新实验专练-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理必修1同步课件 (人教版 北京专版)

物理 必修第一册 RJ 北京专版 1 3 题型专练3 创新实验专练 刷素养 2 1.【科学探究】[河南南阳2024高一上检测] 用图甲装置研究“小车（含拉力传感器）质量一定时， 加速度与合外力的关系”，实验步骤如下： 甲 乙 ①细绳一端绕在电动机上，另一端系在拉力传感器上，将小车放在长板的 位置，调整细绳与长 板平行，启动电动机，使小车沿长板向下做匀速运动，记录此时拉力传感器的示数 ； ②撤去细绳，让小车从位置由静止开始下滑，设小车受到的合外力为 ，通过计算机可得到小车 与位移传感器的距离随时间变化的图像，并求出小车的加速度 ； ③改变长板的倾角，重复步骤①②可得多组、 数据. 某段时间内小车的 图像如图乙，完成下列相关实验内容： 3 （1）下列说法正确的是____. A.本实验需要平衡小车所受到的摩擦力 B.本实验不需要平衡小车所受到的摩擦力 C. D. 解析 小车匀速下滑时,由平衡条件得 ,小车加速下滑时,对小车受力分析,可知 ,联立可得 ,实验中不需要平衡摩擦力,故B、D正确. 4 （2）小车在和内的位移大小分别为_______、_______ （计算结果保留2位小数）. 10.90 14.00 解析 小车在和 内的位移大小分别为 、 . （3）根据图像可得小车的加速度大小为______ （计算结果保留三位有效数字）. 3.10 解析 题图乙中标出的三个位置坐标反映了小车连续相等时间内的位移,根据匀变速位移变化推论 知,可得 . 5 （4）分析表中的、数据可知：在误差允许范围内，小车质量一定时，、 之间成______ （填“正比”或“反比”）. 0.8 2.0 3.0 3.6 4.2 0.79 2.10 3.10 3.62 4.19 正比 解析 由表中数据可以看出,与 的比值基本不变,可得在误差允许范围内,小车质量一定时,小车的 加速度与合外力成正比. 6 2.【科学探究】[湖南名校联考联合体2024高一上期末] 某兴趣小组利用轻弹簧与刻度尺设计了一 款加速度测量仪，如图甲所示.轻弹簧的右端固定，左端与一小车固定，小车与测量仪底板之间的 摩擦阻力可忽略不计.在小车上固定一指针，装置静止时，小车的指针恰好指在刻度尺正中间，图 中刻度尺每一小格的长度为 .测定弹簧弹力与形变量的关系图线如图乙所示,用弹簧测力计测定 小车的质量，读数如图丙所示.重力加速度取 . 甲 乙 丙 丁 7 （1）根据弹簧弹力与形变量的关系图线可知，弹簧的劲度系数____ . 20 解析 由胡克定律,可知弹簧的劲度系数 . （2）某次测量小车所在位置如图丁所示，则小车的加速度方向为水平向____（填“左”或 “右”）、大小为___ . 左 5 解析 由题图丙可得弹簧测力计的示数为,由二力平衡得 ,解得小车的质量 ,由题图丁可知弹簧处于压缩状态,弹簧弹力向左,设压缩量为 ,根据牛 顿第二定律有,又,其中,解得 ,故小车的加速度方向为水平向 左,大小为 . 8 （3）若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将_____ （填“不变”“增大”或“减小”）. 增大 解析 设弹簧的最大形变量为,根据牛顿第二定律有 ,解得可测量的最大加速度 ,可知若将小车换为一个质量更小的小车,其他条件均不变,则该加速度测量仪的量程将增大. 9 （4）加速度测量仪制作完成后，将刻度尺不同刻度对应的加速度大小 标在尺上.在测量某次运动的过程中，该同学观察到指针由读数较大的位 置逐渐变小到读数几乎为0.下列图中可能表示该装置在这段时间内运动 的 图像的是____. 解析 指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0,说明小车的加速 度逐渐减小到几乎为0,即小车可能做加速度逐渐减小的加速运动,最后做匀速运动,也可能做加速度 逐渐减小的减速运动,最后静止或匀速运动, 图像的斜率绝对值表示加速度大小,故该装置在这 段时间内运动的 图像可能为图像B、D.故B、D正确. 10 3.【科学探究】[四川德阳2024诊断性考试] 一同学利用如图所示的实验装置来验证“力的平行四 边形定则”.一木板被铁架台竖直固定，其上固定一张白纸.甲，乙两个力传感器分别固定在木板上 的、两点，、 两点可在木板上移动. 图（a） 图（b） （1）如图（a）所示，将质量未知的重物用细绳竖直悬挂在甲力传感器上，重物静止时，记录甲 力传感器的示数 . 11 （2）如图（b）所示，三根细绳通过结点 连接在一起，另一端分别与力传感器或重物相连，调 节、两点的位置，重物静止时，记录结点 的位置、竖直细绳方向、甲、乙力传感器的示数 、 和______________________________. 连接甲、乙力传感器细绳的方向 解析 该实验的目的为验证“力的平行四边形定则”,所以不仅需要力的大小,还需要力的方向,所 以需要记录连接甲、乙力传感器细绳的方向. （3）在点根据、、 的大小和方向作力的图示. （4）改变、 两点的位置重复步骤（2）、（3），此过程________（填“需要”或“不需要”） 保持结点 的位置不变. 不需要 解析 改变、两点的位置重复步骤（2）、（3）的过程中可以改变 点的位置,不需要保持不变. 12 （5）初始时三根细绳互成 ，若保持结点和甲力传感器的位置不变，乙力传感器绕 点顺 时针缓慢转动 的过程中，乙力传感器的示数会______（填“变大”“变小”“先变大后变小” 或“先变小后变大”）. 变大 解析 初始时三根细绳互成 ,若保持结点和甲力传感器的位置不变,乙力传感器绕 点顺时针 缓慢转动 的过程中,如图所示,可知乙力传感器的示数会变大. 13 4.【科学探究】[湖北宜荆荆随恩2024联考] 某同学设计了如下实验来测量物体的质量.如图甲所 示，利用铁架台固定一轻质滑轮，通过跨过滑轮的轻质细绳悬吊两个相同的物块、，物块 侧 面粘贴小遮光片（质量忽略不计）.在物块、 下各挂5个相同的小钩码，每个小钩码的质量 .光电门、通过连杆固定于铁架台上，并处于同一竖直线上，光电门、 之间的距离 .两光电门与数字计时器相连（图中未画出），可记录遮光片通过光电门的时间.初始 时，整个装置处于静止状态，取重力加速度 .实验步骤如下： 甲 乙 丙 14 （1）如图乙所示，用10分度的游标卡尺测量遮光片的宽度，遮光片的宽度______ . 1.14 解析 10分度游标卡尺的精确值为 ,由题图乙可知游标卡尺读数为 . （2）将1个钩码从物块的下端摘下并挂在物块 下端的钩码下面.释放物块，计时器记录遮光片 通过光电门、的时间分别为、.物块下落过程的加速度 ______ ，单个物块的质量______ . 1.25 0.15 解析 利用极短时间内的平均速度表示瞬时速度,则物块通过光电门、 时的速度分别为 、,从到 的过程中,根据匀 变速直线运动的规律可知.以、 两物块和10个小钩码 组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律可得,代入数据解得 . 15 （3）为了减小实验误差，该同学又依次将、3、4、5个钩码从物块 的下端摘下并挂在物 块下端的钩码下面，进行多次实验，并根据多次测量的数据，绘制 图像，如图丙所示.由于 存在阻力，该图线不过坐标原点，若图线的斜率为，则单个物块的质量 _________ （用题中物理量字母表示）. 解析 设阻力大小为,根据牛顿第二定律可得 ,解得 ,结合题图丙可知,图像斜率为,解得 . 16 $$