课后限时练20 力学实验（学生用书Word版）-【高考快车道】2026年高考物理大二轮专题复习与讲义

课后限时练20　力学实验 说明：本试卷共4小题，共28分。 1．(8分)(2025·四川模拟预测)某学习小组使用如图所示的实验装置探究向心力大小与半径、角速度、质量之间的关系。若两球分别放在长槽和短槽的挡板内侧，转动手柄，长槽和短槽随变速塔轮匀速转动，两球所受向心力的比值可通过标尺上的等分格显示，当皮带放在皮带盘的第一挡、第二挡和第三挡时，左、右变速塔轮的角速度之比分别为1∶1、1∶2和1∶3。 (1)第三挡对应左、右皮带盘的半径之比为_____________。 (2)探究向心力大小与质量之间的关系时，把皮带放在皮带盘的第一挡后，应将质量_____________(选填“相同”或“不同”)的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径_____________(选填“相同”或“不同”)处挡板内侧； (3)探究向心力大小与角速度之间的关系时，该小组将两个相同的钢球分别放在长、短槽上半径相同处挡板内侧，改变皮带挡位，记录一系列标尺示数。其中一组数据为左边1.5格、右边6.1格，则记录该组数据时，皮带位于皮带盘的第________(选填“一”“二”或“三”)挡。 2．(6分)[链接人教版教材选择性必修第一册P55“做一做”]如图甲所示，利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图乙所示，已知当地重力加速度为g。 实验过程如下： ①轻弹簧上端固定在铁架台上，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小桶； ②开始时，小桶中装有砝码，小桶质量为m0，砝码质量为m，整个实验装置处于静止状态； ③突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间t变化的图像如图丙所示； ④改变小桶中砝码质量m，重复步骤③，获得多组实验数据并绘制a0­m图像如图丁所示。 (1)下列说法正确的是________； A．图丙中记录的第一个峰值，即为绳子剪断后手机的瞬时加速度 B．本实验还需要测量弹簧的伸长量以及劲度系数 C．剪断细绳后手机的加速度与弹簧的弹力成正比 (2)如图丁所示，a0­m图像斜率为k，截距为b，则可推算出手机的质量为M＝________，小桶的质量m0＝________。(均用k、b、g表示) 3．(8分)(2025·黑吉辽蒙卷)某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a)所示，细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出x­m关系图线，如图(b)所示。 回答下列问题： (1)将一芒果放入此空杯，按上述操作测得x＝11.60 cm，由图(b)可知，该芒果的质量m0＝________ g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与m0相比________(选填“偏大”或“偏小”)。 (2)另一组同学利用同样方法得到的x­m图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是________。 A．水杯质量过小 B．绳套长度过大 C．橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 (3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施______________________ ________________________________________________________________。 4．(6分)(2025·1月八省联考陕晋青宁卷)如图(a)为研究平抛运动的实验装置，其中装置A、B固定在铁架台上，装置B装有接收器并与计算机连接。装有发射器的小球从装置A某高处沿着轨道向下运动，离开轨道时，装置B开始实时探测小球运动的位置变化。根据实验记录的数据由数表作图软件拟合出平抛运动曲线方程y＝1.63x2＋0.13x，如图(b)所示。 (1)安装并调节装置A时，必须保证轨道末端________(选填“水平”或“光滑”)。 (2)根据拟合曲线方程，可知坐标原点________(选填“在”或“不在”)抛出点。 (3)根据拟合曲线方程，可计算出平抛运动的初速度为________ m/s。(当地重力加速度g取9.8 m/s2，计算结果保留2位有效数字) 4/4 学科网（北京）股份有限公司 $ 课后限时练20 1．解析：(1)皮带传动线速度相等，第三挡变速塔轮的角速度之比为1∶3，根据v＝ωr可知，第三挡对应左、右皮带盘的半径之比为3∶1。 (2)探究向心力大小与质量之间的关系时，需要保证两个物体做圆周运动的角速度、半径相等，质量不同，所以应将质量不同的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径相同处挡板内侧。 (3)根据Fn＝mω2r，其中一组数据为左边1.5格、右边6.1格，则角速度平方之比为≈，可知皮带位于皮带盘的第二挡。 答案：(1)3∶1　(2)不同　相同　(3)二 2．解析：(1)剪断绳子的瞬间，弹簧长度还没来得及改变，此时弹簧的形变量最大，手机受到的合外力向上最大，加速度最大，A正确；在探究加速度与力、质量的关系实验中，是用“平衡法”测量合外力，即受力平衡时，撤掉一个力，其他力的合力与撤掉的这个力等大反向，所以不需要测量弹簧的弹力，因为剪断细绳瞬间，小桶和砝码的重力大小等于手机受到的合外力的大小，B错误；剪断细绳后，手机受到的合外力是弹簧弹力和手机的重力的合力，与弹簧的弹力不成正比，C错误。 (2)根据牛顿第二定律有Ma0＝(m＋m0)g，整理出a0-m图像的解析式为a0＝g＋g，斜率k＝，b＝g，则手机质量M＝，小桶质量m0＝。 答案：(1)A　(2) 3．解析：(1)根据题图(b)杯中物体质量m与橡皮筋长度x的x-m线性关系图线可知，当橡皮筋长度x为11.60 cm时，对应杯中芒果的质量m0＝107 g；对细 绳1、2和橡皮筋的连接点进行受力分析的矢量三角形图如图所示，由图可知，当橡皮筋与绳1垂直时，橡皮筋的拉力最小，若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角虽为30°但与橡皮筋不垂直，这会导致橡皮筋的拉力变大，橡皮筋的长度变大。因此，从图像上读出的芒果质量与m0相比会偏大。 (2)水杯质量过小不影响m与x的线性关系，选项A不符合题意；绳套长度过大与弹力与伸长量是否成正比关系无关，选项B不符合题意；当橡皮筋伸长量过大超出弹性限度后，弹力与伸长量不再遵循胡克定律，导致图像弯曲，选项C符合题意。 (3)使上述装置测量质量范围增大的措施：①更换劲度系数更大的橡皮筋，使其在更大拉力下伸长量适中；②减小绳1与竖直方向的夹角(如从30°减小到15°)，使橡皮筋承担的分力减小，从而可测量更大质量。 答案：(1)107(106~108均可)　偏大　(2)C　(3)见解析 4．解析：(1)安装并调节装置A时，必须保证轨道末端水平，以保证小球做平抛运动。 (2)根据曲线方程y＝1.63x2＋0.13x可知，抛物线的顶点横坐标为x＝－ m≈－0.04 m，可知坐标原点不在抛出点。 (3)设在坐标原点位置小球的水平速度为v0，竖直速度为v0y，则根据x＝v0t y＝v0yt＋gt2 解得 y＝v0ygx2＋x 对比 y＝1.63x2＋0.13x 可得＝1.63 解得v0≈1.7 m/s。 答案：(1)水平　(2)不在　 (3)1.7 1/2 学科网（北京）股份有限公司 $