33.力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1.(2021·廣東省高考模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)以后，設(shè)計(jì)了一個(gè)研究玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)和凸形橋最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力大小的實(shí)驗(yàn)。所用器材有玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋和凸形橋模擬器(圓弧部分的半徑均為R，重力加速度為g)。圖1(1)如圖1所示，將模擬器靜置于托盤秤上，托盤秤的示數(shù)為m0。(2)將玩具小車靜置于模擬器最低點(diǎn)時(shí)，托盤秤的示數(shù)為M，則玩具小車的質(zhì)量為m＝________。(3)將玩具小車從模擬器右側(cè)某一位置由靜止釋放，小車經(jīng)過A、B、C、D、E點(diǎn)后滑向左側(cè)的過程中，在這五個(gè)點(diǎn)觀察到托盤秤的示數(shù)變化情況依次是增大、減小、增大、減小、增大，從而說明玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力________(填“大于”或“小于”)玩具小車通過凸形橋最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力。(4)若玩具小車通過A的速度是vA，則托盤秤的示數(shù)為________________；若玩具小車通過B的速度是vB，則托盤秤的示數(shù)為________________。答案(2)M－m0(3)大于(4)M＋(M－m0)eq\f(veq\o\al(2,A),gR)M－(M－m0)eq\f(veq\o\al(2,B),gR)解析(2)依題意有M＝m0＋m，所以m＝M－m0。(3)玩具小車向凹形橋底端運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)橋的壓力大于重力，向凸形橋頂部運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)橋的壓力小于重力，所以玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力大于玩具小車通過凸形橋最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力。(4)若玩具小車通過A的速度是vA，依據(jù)向心力公式有NA－mg＝meq\f(veq\o\al(2,A),R)托盤秤的示數(shù)為M＋(M－m0)eq\f(veq\o\al(2,A),gR)若玩具小車通過B的速度是vB，依據(jù)向心力公式有mg－NB＝meq\f(veq\o\al(2,B),R)托盤秤的示數(shù)為M－(M－m0)eq\f(veq\o\al(2,B),gR)。2.(2021·湖南省高考模擬)將位移傳感器和速度傳感器獲得的數(shù)據(jù)同時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，可一次性直接得到位移和速度的關(guān)系圖像。為了探究動(dòng)能定理，科技小組設(shè)計(jì)了如圖2(a)所示裝置，讓鐵塊從傾角為θ的斜面上某位置由靜止開始下滑，通過位移傳感器測(cè)定鐵塊到傳感器的距離l，用速度傳感器測(cè)定與l對(duì)應(yīng)位置鐵塊的速度，在計(jì)算機(jī)中得到如圖(b)的曲線圖像，曲線在(0，a)處的切線斜率為零，在(b，0)處的切線斜率大小為k，重力加速度為g。圖2(1)根據(jù)圖(b)及已知量，可知下列說法正確的是________。A.x是鐵塊到傳感器的距離l，y是鐵塊的速度vB.y是鐵塊到傳感器的距離l，x是鐵塊的速度vC.若鐵塊質(zhì)量為m，則鐵塊下滑過程中所受合力大小為F＝eq\f(mb,2k)D.若鐵塊質(zhì)量為m，則鐵塊下滑過程中所受合力大小為F＝eq\f(mb,k)(2)在計(jì)算機(jī)中重新設(shè)置位移與速度的函數(shù)關(guān)系，讓計(jì)算機(jī)繪出的x－v2圖像是一條斜率為k0的直線，則鐵塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________________。答案(1)BD(2)tanθ－eq\f(1,2k0gcosθ)解析(1)設(shè)鐵塊所受合力為F，初始時(shí)鐵塊距傳感器的距離為l0，由動(dòng)能定理得F(l0－l)＝eq\f(1,2)mv2解得l＝l0－eq\f(mv,2F)v可得圖線切線的斜率大小為k′＝eq\f(mv,F)曲線在(0，a)處的切線斜率為零，則速度為零，對(duì)應(yīng)鐵塊靜止釋放的位置，所以y是鐵塊到傳感器的距離l，故B正確，A錯(cuò)誤；曲線在(b，0)處切線斜率大小為k，速度大小為b，鐵塊所受合力大小為F＝eq\f(mb,k)，故D正確，C錯(cuò)誤。(2)由x＝l0－l結(jié)合(1)可知，x－v2圖像的斜率k0＝eq\f(m,2F)其中合力F＝mgsinθ－μmgcosθ解得μ＝tanθ－eq\f(1,2k0gcosθ)。3.(2021·重慶市高考模擬預(yù)熱)某學(xué)習(xí)小組采用圖3甲所示氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證滑塊碰撞過程中的動(dòng)量守恒。其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下，請(qǐng)回答下列問題。圖3(1)用天平測(cè)得滑塊A、B(均包括擋光片)的質(zhì)量分別為m1、m2；用游標(biāo)卡尺測(cè)得擋光片的寬度均為d。若某次用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度時(shí)的示數(shù)如圖乙所示，則其讀數(shù)為________mm。(2)充氣后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的旋鈕，導(dǎo)軌左側(cè)放一個(gè)滑塊并推動(dòng)滑塊，滑塊通過兩個(gè)光電門時(shí)，若與光電門1、2相連的計(jì)時(shí)器測(cè)得的擋光時(shí)間分別為0.05s、0.06s，則應(yīng)使導(dǎo)軌右端________(選填“調(diào)高”或“調(diào)低”)，直至滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，通過兩個(gè)光電門時(shí)________________，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)水平。(3)滑塊B放在兩個(gè)光電門之間，滑塊A向左擠壓導(dǎo)軌架上的輕彈簧，并釋放滑塊A，滑塊A一直向右運(yùn)動(dòng)，與光電門1相連的計(jì)時(shí)器的示數(shù)只有一個(gè)，為t1，與光電門2相連的計(jì)時(shí)器的示數(shù)有兩個(gè)，先后為t2、t3。(4)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若表達(dá)式________________(用測(cè)得的物理量表示)成立，說明滑塊A、B碰撞過程中動(dòng)量守恒；若表達(dá)式________________(僅用t1、t2和t3表示)成立，說明滑塊A、B碰撞過程中機(jī)械能和動(dòng)量均守恒。答案(1)5.20(2)調(diào)低兩個(gè)計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間相等(4)eq\f(m1,t1)＝eq\f(m1,t3)＋eq\f(m2,t2)eq\f(1,t1)＋eq\f(1,t3)＝eq\f(1,t2)解析(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為5mm＋4×0.05mm＝5.20mm。(2)同一滑塊通過兩個(gè)光電門，由v＝eq\f(d,t)知，時(shí)間長(zhǎng)的速度小，可知滑塊做減速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌右端應(yīng)調(diào)低一點(diǎn)，直至兩個(gè)計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間相等，即說明滑塊做勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌已調(diào)成水平。(4)滑塊A碰前速度v＝eq\f(d,t1)，碰后速度v1＝eq\f(d,t3)，滑塊B碰后速度v2＝eq\f(d,t2)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若表達(dá)式m1v＝m1v1＋m2v2即eq\f(m1,t1)＝eq\f(m1,t3)＋eq\f(m2,t2)成立說明碰撞過程中動(dòng)量守恒；若表達(dá)式eq\f(1,2)m1v2＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(