课下巩固检测练(14) 力学实验（Word练习）-【正禾一本通】2026年高考物理二轮专题复习高效讲义

[课下巩固检测练(十四)]　力学实验 【基础练】 1．(2025·山东高考)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下： (1)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d＝________cm(填“5.00”或“1.00”)的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。 (2)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度v1＝0.40 m/s、v2＝0.81 m/s，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t＝1.00 s，计算小车的加速度a＝________m/s2(结果保留2位有效数字)。 (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出a­F图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应________(填“增大”或“减小”)轨道的倾角。 (4)图乙中直线斜率的单位为________(填“kg”或“kg-1”)。 解析：(1)该实验是用遮光时间内的平均速度表示遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度，由运动学规律可知，遮光片的宽度越窄，两个速度越接近，即小车的瞬时速度测量越精准，所以选用d＝1.00 cm的遮光片。 (2)根据题意可得，小车的加速度 a＝。 (3)对小车由牛顿第二定律有，F＋mg sin θ－μmg cos θ＝ma，整理得a＝＋g sin θ－μg cos θ，结合题图乙可知g sin θ－μg cos θ<0，若要得到一条过原点的直线，应使sin θ－μcos θ＝0，则应增大轨道的倾角θ。 (4)结合(3)问分析可知，题图乙中直线斜率表示质量的倒数，则其单位为kg-1。 答案：(1)1.00　(2)0.41　(3)增大　(4)kg-1 2．(2025·四川高考)某学习小组利用生活中常见物品开展“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知水的密度为1.0×103 kg/m3，当地重力加速度为9.8 m/s2。实验过程如下： (1)将两根细绳分别系在弹簧两端，将其平放在较光滑的水平桌面上，让其中一个系绳点与刻度尺零刻度线对齐，另一个系绳点对应的刻度如图1所示，可得弹簧原长为________cm。 (2)将弹簧一端细绳系到墙上挂钩，另一端细绳跨过固定在桌面边缘的光滑金属杆后，系一个空的小桶。使弹簧和桌面上方的细绳均与桌面平行，如图2所示。 (3)用带有刻度的杯子量取50 mL水，缓慢加到小桶里，待弹簧稳定后，测量两系绳点之间的弹簧长度并记录数据。按此步骤操作6次。 (4)以小桶中水的体积V为横坐标，弹簧伸长量x为纵坐标，根据实验数据拟合成如图3所示直线，其斜率为200 m-2。由此可得该弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留2位有效数字)。 (5)图3中直线的截距为0.005 6 m，可得所用小桶质量为________kg(结果保留2位有效数字)。 解析：(1)该刻度尺的分度值为0.1 cm，应估读到分度值的后一位，故弹簧原长为13.14 cm。 (4)由胡克定律可知mg＋ρVg＝kx 化简可得x＝ 由图像可知＝200 m-2 代入数据解得该弹簧的劲度系数为 k＝49 N/m。 (5)由上述分析可知＝0.005 6 m 代入数据可得所用小桶质量为 m＝0.028 kg。 答案：(1)13.14(13.15)　(4)49　(5)0.028 3．(2025·河南名校联盟二模)某实验小组利用气垫导轨及手机软件“掌声计”(可以连续记录声响产生的时刻，未画出)验证碰撞过程中动量守恒，导轨右端O处有挡板，实验装置如图甲所示。该实验小组选用完全相同的3个滑块(每个滑块上都有粘扣，可使滑块碰撞后粘在一起)进行实验，主要的实验步骤如下： ①调整底脚使气垫导轨水平，打开充气机，将滑块1、2放置在导轨的A、B位置，使OA＝AB，打开“掌声计”，轻推滑块3，直至1与挡板发生碰撞，关闭“掌声计”，“掌声计”记录的时间如图乙所示； ②改变1、2滑块在长木板上放置的位置，始终使OA＝AB，重复①步骤，获取多组数据。 根据实验，完成下列问题： (1)由图乙可知，滑块在B、A之间运动的时间t1＝________s，滑块在A、O之间运动的时间t2＝________s。(均保留2位有效数字) (2)本实验中________(选填“需要”或“不需要”)测量并记录AB和OA的长度x。 (3)若实验所测物理量满足关系式________，则验证了两物体碰撞前后动量守恒(用所测物理量的字母表示)。 解析：(1)由题意可知，每个凸起就是一次碰撞的时刻，第1个凸起是3和2碰撞的时刻，为5.0 s，第2个凸起是2、3与1发生碰撞的时刻，约为9.0 s，第3个凸起是1、2、3与O碰撞的时刻，约为15.0 s，故t1＝9.0 s－5.0 s＝4.0 s，t2＝15.0 s－9.0 s＝6.0 s。 (2)(3)若碰撞前后动量守恒，则有 2mv1＝3mv2 设AB＝OA＝x，则有 2m 整理有 即x可消去，不需要测量x。 答案：(1)4.0　6.0　(2)不需要　(3) 4．(2025·河南高考)实验小组利用图1所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有：交流电源(频率50 Hz)、铁架台、电子天平、重锤、打点计时器、纸带、刻度尺等。 (1)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列：________。(填步骤前面的序号) ①先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带 ②先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点 ③用电子天平称量重锤的质量 ④将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端 ⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据 ⑥关闭电源，取下纸带 (2)图2所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E到起点的距离。则打出B点时重锤下落的速度大小为________m/s(保留3位有效数字)。 (3)纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h，计算相应的重锤下落速度v，并绘制图3所示的v2 ­h关系图像。理论上，若机械能守恒，图中直线应________(填“通过”或“不通过”)原点且斜率为________(用重力加速度大小g表示)。由图3得直线的斜率k＝________(保留3位有效数字)。 (4)定义单次测量的相对误差η＝ 则η＝______% (保留2位有效数字)，若η<5%，可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。 解析：(1)根据题图1可知，本实验的实验原理是通过验证重锤重力势能的减少量等于动能的增加量，来验证机械能守恒定律，验证的关系式为mgh＝因为等式两边的质量可以消去，所以测量重锤的质量(步骤③)不是必需的；又测量重锤下落的高度和速度均能通过打点计时器与纸带完成，按照打点计时器与纸带的使用规则可知，应先接通打点计时器的电源，打点计时器工作稳定后再释放纸带，步骤②错误，所以步骤①④⑤⑥是必需且正确的，正确实验操作排序为④①⑥⑤。 (2)重锤带动纸带做匀加速直线运动，某段时间中间时刻的速度等于该段时间的平均速度，所以打出B点时重锤下落的速度大小vB＝ m/s≈1.79 m/s。 (3)若机械能守恒，对重锤有mgh＝mv2，整理得v2＝2gh，所以v2 ­h图线应通过原点且斜率为2g。由题图3可知直线的斜率k＝ m/s2≈19.1 m/s2。 (4)η＝×100%＝×100%，代入数据解得η≈2.6%。 答案：(1)④①⑥⑤　(2)1.79　(3)通过　2g　19.1　(4) 　2.6 5．(2025·云南高考)某实验小组做了测量木质滑块与橡胶皮之间动摩擦因数μ的实验，所用器材如下：钉有橡胶皮的长木板、质量为250 g的木质滑块(含挂钩)、细线、定滑轮、弹簧测力计、慢速电机以及砝码若干。实验装置如图甲所示。 实验步骤如下： ①将长木板放置在水平台面上，滑块平放在橡胶面上； ②调节定滑轮高度，使细线与长木板平行(此时定滑轮高度与挂钩高度一致)； ③用电机缓慢拉动长木板，当长木板相对滑块匀速运动时，记录弹簧测力计的示数F； ④在滑块上分别放置50 g、100 g和150 g的砝码，重复步骤③； ⑤处理实验数据(重力加速度g取9.80 m/s2)。 实验数据如表所示： 滑块和砝码 的总质量M/g 弹簧测力计 示数F/N 动摩擦因数μ 250 1.12 0.457 300 1.35 a 350 1.57 0.458 400 1.79 0.457 完成下列填空： (1)表格中a处的数据为________(保留3位有效数字)。 (2)其他条件不变时，在实验误差允许的范围内，滑动摩擦力的大小与接触面上压力的大小_______，μ与接触面上压力的大小_______(以上两空填“成正比”“成反比”或“无关”)。 (3)若在实验过程中未进行步骤②，实验装置如图乙所示，挂钩高于定滑轮，则μ的测量结果将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 解析：(1)对木质滑块由力的平衡条件和滑动摩擦力公式可得F＝μMg，其中F为弹簧测力计示数，M为滑块和砝码总质量，当M＝300 g＝0.3 kg时，F＝1.35 N，则μ＝≈0.459。 (2)根据实验数据和动摩擦因数的计算公式，可以看出在其他条件不变的情况下，滑动摩擦力F(即弹簧测力计的示数)与接触面上压力Mg成正比；由表格数据可知，当M增大时，μ基本不变，故μ与接触面上压力的大小无关。 (3)由题意知μ的测量结果μ测＝，即，若挂钩高于定滑轮，细线对滑块的拉力斜向下，受力分析如图所示， 水平方向有F cos θ＝f，竖直方向有F·sin θ＋Mg＝FN，又f＝μ实FN，联立解得μ的实际值μ实满足＝tan θ＋，则<，μ测>μ实，即μ的测量值会偏大。 答案：(1)0.459　(2)成正比　无关　(3)偏大 6．(2025·湖南高考)某同学通过观察小球在黏性液体中的运动，探究其动力学规律，步骤如下： (1)用螺旋测微器测量小球直径D如图1所示，D＝________mm。 (2)在液面处由静止释放小球，同时使用频闪摄影仪记录小球下落过程中不同时刻的位置，频闪仪每隔0.5 s闪光一次。装置及所拍照片示意图如图2所示(图中的数字是小球到液面的测量距离，单位是cm)。 (3)根据照片分析，小球在A、E两点间近似做匀速运动，速度大小v＝________ m/s(保留2位有效数字)。 (4)小球在液体中运动时受到液体的黏滞阻力f＝kDv(k为与液体有关的常量)，已知小球密度为ρ，液体密度为ρ0，重力加速度大小为g，则k的表达式为k＝______________(用题中给出的物理量表示)。 (5)为了进一步探究动力学规律，换成直径更小的同种材质小球，进行上述实验，匀速运动时的速度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析：(1)根据图1可知小球直径 D＝2 mm＋20.7×0.01 mm＝2.207 mm。 (3)由图2可知A、E两点间的距离为 x＝(7.02－5.00)×10-2 m＝2.02×10-2 m 时间为t＝4t0＝4×0.5 s＝2 s 所以速度为 v＝≈0.010 m/s。 (4)小球匀速运动，根据受力平衡有 ρgV＝ρ0gV＋f 球的体积公式为V＝πR3＝π 整理可得k＝。 (5)根据(4)可知v∝D2，所以换成直径更小的同种材质小球，速度将减小。 答案：(1)2.207　(3)0.010　(4)(5)减小 学科网（北京）股份有限公司 $