1、力学实验与创新1(2023年浙江杭州模拟)某同学利用如图甲所示的装置研究匀变速直线运动的性质。A为斜面上的一点，在斜面上方距离A为x处的B点有光电门。(1)实验前，先用游标卡尺测量挡光片的宽度(如图乙所示)，则挡光片的宽度为_4.930_cm。(2)将一物块从斜面顶端由静止释放，测量光电门离A点的距离x和挡光片经过光电门时挡片光的时间，改变光电门的位置，重复实验，记录光电门在不同位置时光电门离A点的距离x，及挡光片的挡光时间，计算各次物块经过光电门的速度v。算出速度的平方，结果填在下列表格中，请在坐标纸上作出x与v2的图线。x(m)0.20.40.60.81.01.2v2(m2/s2)10.4
2、8.77.05.54.12.4_图见解析_(3)根据所画图线，可知物体经过A点的速度为_3.5_ m/s(保留两位有效数字)。(4)若增大斜面的粗糙程度，则图线斜率绝对值将_变大_。(选填“变大”“变小”或“不变”)解析(1)图中游标卡尺读数为4960.0549.30 mm4.930 cm；(2)根据表中的数据在坐标纸上描点，然后用直线连接，使得所描的点均匀分布在直线附近如图所示：(3)根据运动学公式有：2axvv2，整理得：x，当x0时，vv2，从图中看出此时v212 m2/s2，故经过A点的速度为 m/s3.5 m/s。(4)若斜面变得更粗糙，物体加速度变小，斜率绝对值|k|，变大。2(2
3、023年云南模拟)某同学用图甲所示的装置测量木块与水平传送带之间的动摩擦因数，跨过定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码，让传送带顺时针运行，木块静止后，读出弹簧秤的示数F，可测得木块受到的滑动摩擦力大小。回答下列问题：(1)放一个砝码时，弹簧秤的示数如图甲所示，其读数为_3.823.87_ N。(2)增加砝码个数，重复上述实验，作出示数F与砝码个数n的关系图象如图乙所示，已知每个砝码的质量均为50 g，重力加速度大小为9.80 m/s2，可求得_0.610.65_(结果保留2位有效数字)；由上述信息_能_(选填“能”或“不能”)求出木块的质量。
4、解析由图可知，弹簧秤的最小分度为0.1 N，所以其读数为3.85 N；(2)由实验原理可得：Ff(nmM)g，即FmgnMg，由图象可得斜率k，即mgk，联立解得：0.64。图线与纵轴的交点即为木块的重力与动摩擦因数的乘积，所以能求出木块的质量。3(2023年山东烟台模拟)如图甲所示是“探究加速度与合外力、质量之间的关系”的实验装配图。(1)某同学按图乙装配后，指出两处装配有误的地方_见解析_。(2)有关本实验的安装要求及操作细节，正确的是A。A此实验必须把没有滑轮的一端垫高以“平衡摩擦力”B为了让实验效果更好一些，钩码重量越大越好C实验时应先释放小车，再接通打点计时器的电源D实验中牵引小车的
5、细线不用与木板表面平行(3)某次实验后得到纸带如下，每隔4个点取一个计数点，交流电的频率为50 Hz，则小车运动过程中的加速度a_2.67_m/s2_(保留两位小数)。解析(1)图中的复写纸安装错误；打点计时器应该接右侧的交流电源；小车应该尽量靠近打点计时器。(2)此实验必须把没有滑轮的一端垫高以“平衡摩擦力”，且钩码重量要远小于小车重量，这样才能用钩码重力近似当做小车所受合外力，A正确，B错误；为了提高纸带的利用率，尽量多打点，同时为了使打点更稳定，在具体操作过程中应该是先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，C错误；实验中牵引小车的细线和纸带应与木板表面保持平行，可以保证小车的加速度恒定，
6、D错误。(3)根据纸带上数据，则v1 m/s0.53 m/s，v4 m/s1.33 m/s。所以a m/s22.67 m/s2。4(2023年天津模拟)某同学“验证动能定理”的实验装置如图甲所示。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带遮光片的长方形滑块。 (1)用天平测量滑块和遮光片的总质量为M、砝码盘和砝码的总质量为m；用游标卡尺测量遮光片的宽度为d，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为_0.355_ cm； (2)按图甲所示安装好实验装置，适当调节气垫导轨的倾角，直到滑块静止在导轨上，用米尺测量遮光片到光电门的距离L； (3)剪断细绳，滑块由静止下滑，记录遮光片通过光电门的时间t
7、； (4)多次改变遮光片与光电门之间的位置，测量并记录相应L与t的值； (5)剪断细绳后，滑块和遮光片从初始位置运动到光电门的过程中，合力对其做的功W_mgL_，动能的增加量EkM()2。(用题中字母表示，重力加速度为g)(6)以L为横轴，为纵轴，该同学根据记录的数据作出如图丙所示的图象。根据此图象，本实验_能_(选填“能”或“不能”)验证动能定理。解析(1)游标卡尺的读数由两部分组成：遮光片宽度d3 mm110.05 mm3.55 mm0.355 cm；(5)刚开始滑块静止在斜板上，此时滑块所受合力为零，但剪断细绳撤去拉力后，滑块受到的合力为Tmg，由功的公式可求得W合mgL；从开始到光电门
8、位置，由遮光时间可求出到光电门的速度v，所以动能的增加量为EkM()2；(6)反过来，若动能定理成立，则有：mgLM()2，显然由表达可以看出与L成正比，则若图象是直线，则验证了动能定理。5. (2023年乌鲁木齐三模)如图甲所示是某兴趣小组设计的验证动量守恒和机械能守恒的实验装置。半径相同的小球A、B分别用细线悬挂于O1、O2处(在悬点O1，O2处分别。有力传感器)，小球静止时，O1、O2分别距小球A、B球的距离均为L。已知A、B的质量分别为m1和m2，且m1m2。(1)验证动量守恒，将小球A拉开一定角度由静止释放，测出小球A、B第一次碰撞前悬挂小球A的细线的最大拉力为F0，碰撞后悬挂小球A
9、、B的细线的最大拉力分别为F1、F2，则验证动量守恒的表达式为；空气阻力对该实验得出实验结论_没有_(填“有”或“没有”)影响。 (2)验证机械能守恒。先将悬挂小球B的系统拆除，只保留悬挂小球A的系统，然后将小球A从最低点拉升高度h(保持细线绷紧)后由静止释放，小球摆动过程中，测出细线的最大拉力F；改变小球A从最低点拉升的高度h，重复上述步骤，得到多组h和F的数据。以h/L为横坐标，以F为纵坐标，做出的图象如图乙所示。若该图线的斜率k_2m1g_、图线与纵轴的截距b_m1g_，则机械能守恒得到验证。解析(1)设小球A的碰前速度为v0，碰后速度为v1，小球B的碰后速度为v2，据牛顿第二定律F0m
10、1gm1，解得：v0同理可得：v1， v2由动量守恒定律得：m1v0m1v1m2v2，代入以上各式整理得： 动量守恒是系统碰撞前一瞬间的动量等于碰撞后一瞬间的系统的动量，只要由静止从同一位置释放小球，小球到达O点正下方时速度相等，所以存在空气阻力，这对实验结果没有影响；(2)在最低点Fm1gm1从高h处静止释放到最低点 m1ghm1v2联立解得： F2m1gm1g结合F图象可知：斜率k2m1g，纵轴截距bm1g6. (2023年广东模拟)利用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码和砝码盘的总质量为m，打点计时器所接的交流电频率为50 Hz，实验步骤如下：A按图甲所
11、示安装实验装置，其中跨过动滑轮的两侧细线及弹簧测力计沿竖直方向；B调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车(未连细线)能沿长木板向下匀速运动；C挂上砝码盘，接通电源后再释放小车，由纸带求出小车的加速度；D改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同外力作用下的加速度。根据以上实验过程，回到下列问题：(1)对于上述实验，下列说法中正确的是_B_；A小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等B弹簧测力计的示数为小车所受合外力的大小C实验过程中砝码处于超重状态D砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量(2)实验中打出的一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度为_0.16_ m/s2；(结果保留2位有
12、效数字) (3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象(如图丙所示)。则与本实验相符合的是_A_。解析(1)由图可知，小车的加速度是砝码盘的加速度大小的2倍，故A错误；由图可知，弹簧秤显示的是绳子上的拉力，故小车受到的拉力即为弹簧秤的示数，故B正确；实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故C错误；由于不是砝码的重力，即为小车的拉力，故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故D错误。(2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，即xaT2得：a0.16 m/s2(3)由题意可知，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成正比，即为过原
13、点的一条倾斜直线，故A正确，B、C、D错误。7(2023年株洲二模)用图示装置可测量重锤的质量。水平桌面上有n块质量均为m0的一组磁性铁片用细绳通过定滑轮与重锤连接，重锤下端贴一轻质遮光片，调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过安装在其下方的光电门的挡光时间t0；依次取下1块铁片放到重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，记录的挡光时间分别为t1、t2，计算出t、t、t(忽略一切阻力)。 (1)挡光时间为t0时，重锤的加速度为a0，取下i(in)块铁片置于重锤上时，对应的挡光时间为ti，重锤的加速度为ai。则(结果用t0和ti表示)。(2)以i为横坐标，以i为纵坐标，作出i的图线是一条直线，直线的斜率为k，则重锤的质量Mm0(结果用m0和k表示)。解析(1)遮光片经过光电门时的速度：v0，vi，重锤做初速度为零的匀加速直线运动，由速度位移公式得：v2a0h，v2aih，整理得： ；(2)由牛顿第二定律得：Mgnm0g(Mnm0)a0，(Mim0)g(ni)m0g(Mnm0)ai，整理得：1 i则i图象的斜率：k解得：Mm0。- 8 -