任務(wù)群檢測(cè)練(七)力學(xué)實(shí)驗(yàn)1．某同學(xué)利用如圖甲所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理，器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個(gè)與計(jì)算機(jī)相連接的光電門(mén)、天平、砝碼盤(pán)和砝碼等。用細(xì)線跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤(pán)連接，調(diào)節(jié)滑輪高度，使細(xì)繩保持與導(dǎo)軌平面平行。滑塊在砝碼和砝碼盤(pán)的拉動(dòng)下從氣墊導(dǎo)軌的右邊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，與計(jì)算機(jī)連接的光電門(mén)能測(cè)量出遮光片經(jīng)過(guò)A、B兩處光電門(mén)時(shí)的遮光時(shí)間t1、t2及遮光片從A到B所用時(shí)間Δt。測(cè)出砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量為m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量為m2，已知重力加速度為g。①用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光片的寬度如圖乙所示，則d＝____________mm；②實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，即在滑塊未連接輕繩時(shí)，開(kāi)動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，使滑塊上的遮光片分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的遮光時(shí)間t1____________(選填“>”“＝”或“＜”)t2；③在遮光片隨滑塊從A到B的過(guò)程中，如果將砝碼和砝碼盤(pán)所受重力大小視為滑塊所受的拉力大小，則拉力沖量的大小I＝____________，滑塊動(dòng)量變化量的大小Δp＝____________；(均用題中給定的字母表示)④為盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，本實(shí)驗(yàn)要求砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m1____________(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2。解析：①游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d＝1.1cm＋14×eq\f(1,20)mm＝11.70mm。②實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，需平衡摩擦力，則輕推滑塊，滑塊在導(dǎo)軌上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑塊上的遮光片分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的遮光時(shí)間相等。③如果將砝碼和砝碼盤(pán)所受重力大小視為滑塊所受的拉力大小，則拉力沖量的大小I＝m1gΔt，滑塊經(jīng)過(guò)A時(shí)的速度為v1＝eq\f(d,t1)，滑塊經(jīng)過(guò)B時(shí)的速度為v2＝eq\f(d,t2)，滑塊動(dòng)量變化量的大小為Δp＝m2v2－m2v1＝m2deq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t2)－\f(1,t1)))。④對(duì)砝碼盤(pán)和砝碼、滑塊(含遮光片)組成的整體，根據(jù)牛頓第二定律有m1g＝(m1＋m2)a，而對(duì)滑塊有T＝m2a，聯(lián)立解得T＝m1geq\f(1,1＋\f(m1,m2))，若要將砝碼和砝碼盤(pán)所受重力大小視為滑塊所受的拉力大小，則需要滿足m1?m2，即砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m1遠(yuǎn)小于滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2。答案：①11.70②＝③m1gΔtm2deq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t2)－\f(1,t1)))④遠(yuǎn)小于2．(2023·全國(guó)乙卷)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有木板、白紙、兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：①用圖釘將白紙固定在水平木板上。②將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測(cè)力計(jì)。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌?dòng)兩個(gè)測(cè)力計(jì)，小圓環(huán)停止時(shí)由兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到兩拉力F1和F2的大小，并________。(多選，填正確答案標(biāo)號(hào))A．用刻度尺量出橡皮條的長(zhǎng)度B．用刻度尺量出兩細(xì)線的長(zhǎng)度C．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置D．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向③撤掉一個(gè)測(cè)力計(jì)，用另一個(gè)測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到________，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時(shí)F的方向。④選擇合適標(biāo)度，由步驟②的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F′的大小和方向；按同一標(biāo)度在白紙上畫(huà)出力F的圖示。⑤比較F′和F的________，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。解析：②實(shí)驗(yàn)中保證兩次操作使橡皮條產(chǎn)生相同的彈力作用，故應(yīng)標(biāo)記小圓環(huán)的位置以及每個(gè)力的大小和方向，力的大小由測(cè)力計(jì)讀出，方向即為細(xì)線的方向，故C、D正確；橡皮條與細(xì)線的長(zhǎng)度沒(méi)必要測(cè)出，A、B錯(cuò)誤。③撤掉一個(gè)測(cè)力計(jì)，用另一個(gè)測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到已標(biāo)記的小圓環(huán)位置，記錄此時(shí)拉力F的大小和方向。⑤比較F′和F的大小和方向，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。答案：②CD③標(biāo)記位置⑤大小和方向3．兩實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)分別用圖甲和圖乙所示的裝置進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。(1)在圖甲中，下落物體應(yīng)選擇密度______(選填“大”或“小”)的重物；在圖乙中，兩個(gè)重物的質(zhì)量關(guān)系是m1______(選填“＞”“＝”或“＜”)m2。(2)某同學(xué)采用圖乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)出多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重物的速度大小v及對(duì)應(yīng)重物m2上升的高度h，作出的eq\f(v2,2)-h圖像如圖丙所示，若圖像的斜率k＝______(用含m1、m2和g的式子表示)，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。(3)假設(shè)圖乙所示裝置機(jī)械能不守恒，則作出的eq\f(v2,2)-h圖像與圖丙的區(qū)別是_________________。解析：(1)物體下落過(guò)程受到的阻力應(yīng)遠(yuǎn)小于重力，故應(yīng)采用質(zhì)量大而體積小的重物，即密度要大；在題圖乙中，m2下面連著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，應(yīng)向上運(yùn)動(dòng)，故兩個(gè)重物的質(zhì)量關(guān)系是m1＞m2。(2)題圖乙裝置機(jī)械能守恒，則有m1gh＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2＋m2gh整理得eq\f(v2,2)＝eq\f(m1－m2,m1＋m2)gheq\f(v2,2)-h圖像的斜率為k＝eq\f(m1－m2,m1＋m2)g。(3)乙方案若機(jī)械能不守恒，根據(jù)能量守恒有m1gh＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2＋m2gh＋Q，整理得eq\f(v2,2)＝eq\f(m1－m2,m1＋m2)gh－eq\f(Q,m1＋m2)，所以若機(jī)械能不守恒，作出的圖像與題圖丙相比，斜率不變，但不過(guò)原點(diǎn)。答案：(1)大＞(2)eq\f(m1－m2,m1＋m2)g(3)見(jiàn)解析4．小勇同學(xué)在學(xué)習(xí)完“自由落體運(yùn)動(dòng)”的內(nèi)容后，利用手機(jī)在課外進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。他將小球固定在刻度尺的旁邊由靜止釋放，用手機(jī)拍攝小球下落的視頻，然后用相應(yīng)的軟件處理得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置就可以得出小球的速度等信息。圖1為實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖2為小球下落過(guò)程中三幅連續(xù)相鄰的分幀圖片。已知相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為0.16s，刻度尺為毫米刻度尺。(1)圖2中小球的瞬時(shí)速度約為_(kāi)___________m/s。(結(jié)果保留兩位小數(shù))(2)關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置和操作，以下說(shuō)法正確的是____________。A．刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)B．選擇材質(zhì)密度小的小球C．重垂線的作用是檢驗(yàn)小球是否沿豎直方向下落D．固定手機(jī)時(shí)，攝像鏡頭應(yīng)正對(duì)刻度尺(3)該同學(xué)利用多幀圖片測(cè)算小球?qū)?yīng)的速度v和下落的高度h，繪制的v2-h圖像如圖所示。其中P、Q分別為兩個(gè)大小相同、質(zhì)量不同的小球下落的圖像(空氣阻力不變)，由圖像可知兩球質(zhì)量大小關(guān)系是mP____________(選填“大于”“等于”或“小于”)mQ。解析：(1)根據(jù)平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得題圖2中小球的瞬時(shí)速度約為v2＝eq\f(0.772－0.025,0.16×2)m/s≈2.33m/s。(2)小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，為了測(cè)量小球下落的位置，刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)，A正確；為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)該選擇密度較大的小球，B錯(cuò)誤；重垂線的作用是檢驗(yàn)裝置是不是豎直放置，不能檢驗(yàn)小球是否沿豎直方向下落，C錯(cuò)誤；為了拍攝的小球的位置比較準(zhǔn)確，固定手機(jī)時(shí)，攝像頭應(yīng)正對(duì)刻度尺，D正確。(3)小球下落過(guò)程若空氣阻力不忽略，且空氣阻力不變，根據(jù)動(dòng)能定理，有mgh－fh＝eq\f(1,2)mv2，得v2＝(2g－eq\f(2f,m))h，又因?yàn)閗P>kQ，則2g－eq\f(2f,mP)>2g－eq\f(2f,mQ)，所以mP>mQ。答案：(1)2.33(2)AD(3)大于5．(2023·湖北高考)某同學(xué)利用測(cè)質(zhì)量的小型家用電子秤，設(shè)計(jì)了測(cè)量木塊和木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ的實(shí)驗(yàn)。如圖(a)所示，木板和木塊A放在水平桌面上，電子秤放在水平地面上，木塊A和放在電子秤上的重物B通過(guò)跨過(guò)定滑輪的輕繩相連。調(diào)節(jié)滑輪，使其與木塊A間的輕繩水平，與重物B間的輕繩豎直。在木塊A上放置n(n＝0，1，2，3，4，5)個(gè)砝碼(電子秤稱得每個(gè)砝碼的質(zhì)量m0為20.0g)，向左拉動(dòng)木板的同時(shí)，記錄電子秤的對(duì)應(yīng)示數(shù)m。(1)實(shí)驗(yàn)中，拉動(dòng)木板時(shí)________(選填“必須”或“不必”)保持勻速。(2)用mA和mB分別表示木塊A和重物B的質(zhì)量，則m和mA、mB、m0、μ、n所滿足的關(guān)系式為m＝______________。(3)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制出m-n圖像，如圖(b)所示，可得木塊A和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________。(保留2位有效數(shù)字)解析：(1)木板和木塊之間是滑動(dòng)摩擦力，拉動(dòng)木板時(shí)勻速或者非勻速對(duì)木板和木塊之間的滑動(dòng)摩擦力大小沒(méi)有影響，故不必勻速拉動(dòng)木板。(2)由題意可知，根據(jù)平衡條件，對(duì)木塊A有FT＝μ(mA＋nm0)g，對(duì)重物B有FT＋mg＝mBg，聯(lián)立解得m＝mB－μ(mA＋nm0)。(3)由(2)可得m＝mB－μmA－μm0·n，由題圖(b)可得斜率k＝－μm0＝－eq\f(59－19,5)g，解得μ＝0.40。答案：(1)不必(2)mB－μ(mA＋nm0)(3)0.406．(2023·浙江6月高考)(1)在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中：①用圖1裝置進(jìn)行探究，下列說(shuō)法正確的是________。A．只能探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)B．需改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)C．能同時(shí)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平、豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)②用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________。A．斜槽軌道M必須光滑且其末端水平B．上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)必須每次等間距移動(dòng)C．小鋼球從斜槽M上同—位置靜止?jié)L下③用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，豎直擋板上附有復(fù)寫(xiě)紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時(shí)的點(diǎn)跡。實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點(diǎn)靜止?jié)L下，撞擊擋板留下點(diǎn)跡0，將擋板依次水平向右移動(dòng)x，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，擋板上留下點(diǎn)跡1、2、3、4。以點(diǎn)跡0為坐標(biāo)原點(diǎn)，豎直向下建立坐標(biāo)軸y，各點(diǎn)跡坐標(biāo)值分別為y1、y2、y3、y4。測(cè)得鋼球直徑為d，則鋼球平拋初速度v0為_(kāi)_______。A．(x＋eq\f(d,2))eq\r(\f(g,2y1))B．(x＋eq\f(d,2))eq\r(\f(g,y2－y1))C．(3x－eq\f(d,2))eq\r(\f(g,2y4))D．(4x－eq\f(d,2))eq\r(\f(g,2y4))(2)如圖4所示，某同學(xué)把A、B兩根不同的彈簧串接豎直懸掛，探究A、B彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系。在B彈簧下端依次掛上質(zhì)量為m的鉤碼，靜止時(shí)指針?biāo)缚潭葂A、xB的數(shù)據(jù)如表。鉤碼個(gè)數(shù)012…xA/cm7.758.539.30…xB/cm16.4518.5220.60…鉤碼個(gè)數(shù)為1時(shí)，彈簧A的伸長(zhǎng)量ΔxA＝________cm，彈簧B的伸長(zhǎng)量ΔxB＝________cm，兩根彈簧彈性勢(shì)能的增加量ΔEp________(選填“＝”、“<”或“>”)mg(ΔxA＋ΔxB)。解析：(1)①用題圖1裝置可以探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，需要改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，B正確，A、C錯(cuò)誤。②用題圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，斜槽軌道M沒(méi)必要光滑，但末端必須水平，A錯(cuò)誤；上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)，不需要等間距移動(dòng)，B錯(cuò)誤；小鋼球必須從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下，C正確。③用題圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有x－eq\f(d,2)＝v0T，y1＝eq\f(1,2)gT2，聯(lián)立解得v0＝(x－eq\f(d,2))eq\r(\f(g,2y1))，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有4x－e