2014届高考物理大二轮复习与测试强化练：第10讲 力学实验(2013年真题为例,含答案解析)

2014高考物理二轮复习能力提升演练10　电磁感应中常考的3个问题 基础巩固 1．如图10－15甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好．在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆始终垂直于框架．图乙为一段时间内金属杆中的电流随时间t的变化关系图象，则下列选项中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是( )． 图10－15 图10－16 2．如图10－16所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置I释放，环经过磁铁到达位置.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则( )． A．T1>mg，T2>mg B．T1<mg，T2mg，T2<mg D．T1mg 3．如图10－17所示，水平虚线MN的上方有一垂直纸面向里的匀强磁场，矩形导线框abcd从MN下方某处以v0的速度竖直上抛，向上运动高度H后垂直进入匀强磁场，此过程中导线框的ab边始终与边界MN平行．不计空气阻力，在导线框从抛出到速度减为零的过程中，以下四个图象中可能正确反映导线框的速度与时间的关系的是( )． 4．处于竖直向上匀强磁场中的两根电阻不计的平行金属导轨，下端连一电阻R，导轨与水平面之间的夹角为θ，一电阻可忽略的金属棒ab，开始时固定在两导轨上某位置，棒与导轨垂直．如图10－18所示，现释放金属棒让其由静止开始沿轨道平面下滑．就导轨光滑和粗糙两种情况比较，当两次下滑的位移相同时，则有( )． A．重力势能的减少量相同 B．机械能的变化量相同 C．磁通量的变化率相同 D．产生的焦耳热相同5．如图10－19所示，匀强磁场区域为一个等腰直角三角形，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则下图表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是( )． 6．如图10－20所示，宽度为d的有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一质量为m的椭圆形导体框平放在桌面上，椭圆的长轴平行磁场边界，短轴小于d.现给导体框一个初速度v0(v0垂直磁场边界)，已知导体框全部在磁场中的速度为v，导体框全部出磁场后的速度为v1；导体框进入磁场过程中产生的焦耳热为Q1，导体框离开磁场过程中产生的焦耳热为Q2.下列说法正确的是( )． A．导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向 B．导体框进出磁场都是做匀变速直线运动 C．Q1>Q2 D．Q1＋Q2＝m(v－v) 7．如图10－21所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为( )． A. B. C. D. 能力提升 8．如图10－22所示，在与水平方向成θ＝30°角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计．空间存在着匀强磁场，磁感应强度B＝0.20 T，方向垂直轨道平面向上．导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量m＝2.0×10－2kg、电阻r＝5.0×10－2Ω，金属轨道宽度l＝0.50 m．现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力，使之沿轨道匀速向上运动．在导体棒ab运动过程中，导体棒cd始终能静止在轨道上．g取10 m/s2，求： (1)导体棒cd受到的安培力大小； (2)导体棒ab运动的速度大小； (3)拉力对导体棒ab做功的功率． 9．如图10－23所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，两导轨间距L＝1 m，导轨的电阻可忽略．M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量m＝1 kg、电阻r＝0.2 Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好．整套装置处于磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．自图示位置起，杆ab受到大小为F＝0.5v＋2(式中v为杆ab运动的速度，力F的单位为N)、方向平行于导轨沿斜面向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻R的电流随时间均匀增大．g取10 m/s2，sin 37°＝0.6. (1)试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动，并请写出推理过程； (2)求电阻R的阻值； (3)求金属杆ab自静止开始下滑通过位移x＝1 m所需的时间t. 10．如图10－24所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd，线框质量为m，电阻为R，边长为L.有一方向垂直水平面向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为B，磁场区宽度大于L，左、右边界与ab边平行．线框在水平向右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区． 图10－24 (1)若线框以速度v匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场时a、b两点间的电势差． (2)若线框从静止开始以恒定的加速度a运动，经过t1时间ab边开始进入磁场，求cd边将要进入磁场时刻回路的电功率． (3)若线框以初速度v0进入磁场，且拉力的功率恒为P0.经过时间T，cd边进入磁场，此过程中回路产生的电热为Q.后来ab边刚穿出磁场时，线框速度也为v0，求线框穿过磁场所用的时间t. 训练10　电磁感应中常考的3个问题 1．B　[金属杆由静止开始向右在框架上滑动，金属杆切割磁感线产生感应电动势E＝BLv，在回路内产生感应电流，I＝＝.由题图乙金属杆中的电流随时间t均匀增大可知金属杆做初速度为零的匀加速运动，I＝.由安培力公式可知金属杆所受安培力F安＝BIL，根据牛顿第二定律F－F安＝ma，可得外力F＝ma＋F安＝ma＋BIL＝ma＋，所以正确选项是B.] 2．A　[金属圆环从位置到位置过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受安培力向上，在磁铁下端时受安培力也向上，则金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知T1>mg，T2>mg，A项正确．] 3．C　[矩形导线框abcd从某处以v0的速度竖直上抛，未进入匀强磁场前做加速度为g的匀减速直线运动，选项A、B错误；矩形导线框进入匀强磁场后做加速度逐渐减小的减速直线运动直到速度减为零，选项D错误，C正确．] 4．A　[本题考查金属棒在磁场中的运动及能量转化问题．当两次下滑的位移相同时，知重力势能的减少量相同，则选项A正确；两次运动的加速度不同，所用时间不同，速度不同，产生的感应电动势不同，磁通量的变化率也不同，动能不同，机械能的变化量不同，则产生的焦耳热也不同，故选项B、C、D均错误．] 5．C　[在0～L过程中无电磁感应现象．在L～2L的过程中，线圈bc边切割磁感线的有效长度L在线性增加，感应电动势e＝BLv及感应电流i＝也在线性增加，在2L点达最大值．且由右手定则得电流方向沿a→b→c→d→a，为正，故选项D错误．同理，在2L～3L的过程中，感应电流为负向的线性增加，故选项A、B均错误、选项C正确．] 6．ACD　[本题考查楞次定律及功能关系．导体框离开磁场过程中，穿过导体框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律或右手定则可知感应电流为顺时针方向，选项A正确；导体框进出磁场的过程中，均克服安培力做功，其速度减小，感应电流也减小，导体框做变减速运动，选项B错误；导体框进入磁场过程中的平均速度大于离开磁场过程的平均速度，由F＝及Q＝Fl可知Q1>Q2，选项C正确；根据功能关系可得：Q1＋Q2＝m(v－v)，选项D正确．] 7．C　[当线框绕过圆心O的转动轴以角速度ω匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流．设半圆的半径为r，导线框的电阻为R，即I1＝＝＝＝＝.当线圈不动，磁感应强度变化时，I2＝＝＝＝，因I1＝I2，可得＝，C选项正确．] 8．解析　(1)导体棒cd静止时受力平衡，设所受安培力为F安，则F安＝mgsin θ 解得F安＝0.10 N. (2)设导体棒ab的速度为v时，产生的感应电动势为E，通过导体棒cd的感应电流为I，则E＝Blv；I＝；F安＝BIl 联立上述三式解得v＝ 代入数据得v＝1.0 m/s. (3)导体棒ab受力平衡，则F＝F安＋mgsin θ 解得F＝0.20 N 拉力做功的功率P＝Fv 解得P＝0.20 W. 答案　(1)0.1 N　(2)1.0 m/s　(3)0.20 W 9．解析　(1)金属杆做匀加速运动(或金属杆做初速度为零的匀加速运动)． 通过R的电流I＝＝，因通过R的电流I随时间均匀增大，即杆的速度v随时间均匀增大，杆的加速度为恒量，故金属杆做匀加速运动． (2)对回路，根据闭合电路欧姆定律I＝ 对杆，根据牛顿第二定律有：F＋mgsin θ－BIL＝ma 将F＝0.5v＋2代入得：2＋mgsin θ＋v＝ma，因a为恒量与v无关，所以a＝＝8 m/s2 0．5－＝0，得R＝0.3 Ω. (3)由x＝at2得，所需时间t＝ ＝0.5 s. 答案　(1)匀加速运动　(2)0.3 Ω　(3)0.5 s 10．解析　(1)线框在离开磁场时，cd边产生的感应电动势E＝BLv 回路中的电流I＝ 则a、b两点间的电势差U＝IRab＝BLv. (2)t1时刻线框速度v1＝at1 设cd边将要进入磁场时刻速度为v2，则v－v＝2aL 此时回路中电动势E2＝BLv2 回路的电功率P＝ 解得P＝ (3)设cd边进入磁场时的速度为v，线框从cd边进入到ab边离开磁场的时间为Δt，则 P0T＝＋Q P0Δt＝mv－mv2 解得Δt＝－T 线框离开磁场时间还是T，所以线框穿过磁场总时间t＝2T＋Δt＝＋T. 答案　(1)BLv　(2)　(3)＋T 高考学习网： 高考学习网： 图10－ 图10－ 图10－ 图10－ 图10－1 图10－1 图10－17 图10－16。

1.(2013·山东潍坊一模)如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是( ) A．甲、乙两摆的振幅之比为21 B．t＝2s时，甲摆的重力势能最小，乙摆的动能为零 C．甲、乙两摆的摆长之比为41 D．甲、乙两摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等 [答案]　AB [解析] 由题图知甲、乙两摆的振幅分别为2cm、1cm，故选项A正确；t＝2s时，甲摆在平衡位置处，乙摆在振动的最大位移处，故选项B正确；由单摆的周期公式，推出甲、乙两摆的摆长之比为14，故选项C错误；因摆球摆动的最大偏角未知，故选项D错误。

2．(2013·北京海淀一模)下面四种光现象，与光的干涉有关的是( ) A．用光导纤维传播电磁波信号 B．一束白光通过三棱镜形成彩色光带 C．用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度 D．用平行光照射不透光的小圆盘，在圆盘的影的中心形成泊松亮斑 [答案]　C [解析]　用光导纤维传播电磁波信号利用了全反射，A不符合题意；一束白光通过三棱镜形成彩色光带利用了光的折射，是色散现象，B不符合题意；用平行光照射不透光的小圆盘，在圆盘的影的中心形成泊松亮斑，是光的衍射现象，D不符合题意；用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度，是光的干涉现象，C符合题意。

3．(2013·江苏单科)如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz。

现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为( ) A．1Hz B．3Hz C．4Hz D．5Hz [答案]　A [解析]　弹簧振子做受迫振动，稳定时其振动频率等于驱动力的频率，则把手转动的频率f＝1Hz，选项A正确。

4．(2013·北京理综) 如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。

下列判断正确的是( ) A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 B．a光的频率大于b光的频率 C．在真空中a光的波长大于b光的波长 D．a光光子能量小于b光光子能量 [答案]　B [解析] 由折射定律n＝可知，玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，选项A错误；a光的频率也大于b光的频率，选项B正确；由c＝λν可知，真空中a光的波长小于b光的波长，选项C错误，由E＝hν可知，a光光子能量大于b光光子的能量，选项D错误。

高考物理大二轮复习与测试强化练 第4讲 功能关系在力学中的应用测试强化练（2013年真题为例，含解析）1．以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h ，空气阻力的大小恒为F ，则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为( )A ．0B ．－FhC ．FhD ．－2Fh解析： 上升过程空气阻力对小球做的功为－Fh ，下落过程空气阻力对小球做的功为－Fh ，从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的总功为－2Fh ，选项D 正确． 答案： D2.(2013·广州市高三期末调研测试)如图，物体从某一高度自由下落到竖直立于地面的轻质弹簧上．在a 点时物体开始与弹簧接触，到b 点时物体速度为零．则从a 到b 的过程中，物体( )A ．动能一直减小B ．重力势能一直减小C ．所受合外力先增大后减小D ．动能和重力势能之和一直减小解析： 物体接触弹簧时受到的弹力从零开始增大，合力向下，且减小，物体加速，当弹力等于重力后，合力向上，且增大，物体开始减速，所以选项A 、C 错误．物体高度减小，重力势能在减小，选项B 正确．动能与重力势能、弹性势能之和不变，物体下降时弹性势能增大，则动能与重力势能之和减小，选项D 正确．答案： BD3.(2013·陕西西工大附中适应考)如图所示，质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速率v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程下列说法正确的是( )A ．电动机多做的功为12mv 2B ．摩擦力对物体做的功为12mv 2 C ．电动机增加的功率为μmgvD ．传送带克服摩擦力做功为12mv 2 解析： 由能量守恒知电动机多做的功为物体动能增量和摩擦生热Q ，所以A 项错；根据动能定理，对物体列方程，W f ＝12mv 2，所以B 项正确；因为电动机增加的功率P ＝物体动能增量＋摩擦生热时间＝μmg v 2t ＋μmg v 2t t ＝μmgv ，C 项正确；因为传送带与物体共速之前，传送带的路程是物体路程的2倍，所以传送带克服摩擦力做功是摩擦力对物体做功的2倍，即mv 2，D 项错误．答案： BC4.如图所示，一轻弹簧左端与物体A 相连，右端与物体B 相连，开始时，A 、B 均在粗糙水平面上不动，弹簧处于原长状态．在物体B 上作用一水平向右的恒力F ，使物体A 、B 向右运动．在此过程中，下列说法正确的是( )A ．合外力对物体A 所做的功小于物体A 的动能增量B ．外力F 做的功与摩擦力对物体B 做的功之和等于物体B 的动能增量C ．外力F 做的功及摩擦力对物体A 和B 做功的代数和等于物体A 和B 的动能增量及弹簧弹性势能增量之和D ．外力F 做的功加上摩擦力对物体B 做的功等于物体B 的动能增量与弹簧弹性势能增量之和答案： C5.(温洲十校2013高三第一学期期中联考)如图所示，木块M 可以分别从固定斜面的顶端沿左边或右边由静止开始滑下，且滑到A 点或B 点停下．假定木块M 和斜面及水平面间有相同的动摩擦因数，斜面与平面平缓连接，图中O 点位于斜面顶点正下方，则关于木块滑行的水平距离，下列说法正确的是( )A ．OA 等于OBB ．OA 大于OBC ．OA 小于OBD ．无法做出明确的判断解析： 物体从顶端滑到水平面上停止的过程中，克服摩擦力做的功和重力做功相等，设高度为h ，斜面倾角为θ，斜面长为l ，则有mgh ＝μmgx ＋μmgl cos θ＝μmg (x ＋l cos θ)，则得x ＋l cos θ＝h μ，可见距离OA 等于OB .选项A 正确．答案： A6.如图所示，2011年5月27日在国际泳联大奖赛罗斯托克站中，中国选手彭健烽在男子3米板预赛中以431.60分的总成绩排名第一，晋级半决赛．若彭健烽的质量为m ，他入水后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒力为F ，在水中下降高度h 的过程中，他的(g 为当地重力加速度)( )A ．重力势能减少了mghB ．动能减少了FhC ．机械能减少了(F ＋mg )hD ．机械能减少了Fh解析： 因运动员在水中下降的高度为h ，所以其重力势能减少了mgh ，A 对；由动能定理得mgh －Fh ＝ΔE k ，所以B 错；由功能关系知运动员减少的机械能等于其克服阻力所做的功，大小为Fh ，C 错、D 对．答案： AD7.一摩托车在竖直的圆轨道内侧做匀速圆周运动，周期为T ，人和车的总质量为m ，轨道半径为R ，车经最高点时发动机功率为P 0，车对轨道的压力为2mg .设轨道对摩托车的阻力与车对轨道的压力成正比，则( )A ．车经最低点时对轨道的压力为3mgB ．车经最低点时发动机功率为2P 0C ．车从最高点经半周到最低点的过程中发动机做的功为12P 0TD ．车从最高点经半周到最低点的过程中发动机做的功为2mgR解析： 摩托车在最高点时有2mg ＋mg ＝m v 2R ′，在最低点时有F N －mg ＝m v 2R，解得F N ＝4mg ，选项A 错误；由于轨道对摩托车的阻力与车对轨道的压力成正比，又因为车在最高点对轨道的压力为2mg ，所以选项B 正确；根据P ＝Fv 可知，由于发动机在最低点时的功率是在最高点时的2倍，所以选项C 错误；根据动能定理可知，摩托车从最高点经半周到最低点的过程中，发动机做的功应为2mgR 及克服阻力做功之和，选项D 错误．答案： B8.如图所示，质量为M 、长为L 的木板置于光滑的水平面上，一质量为m 的滑块放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力大小为F f ，用水平的恒定拉力F 作用于滑块．当滑块运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为x ，滑块速度为v 1，木板速度为v 2，下列结论中正确的是( )A ．上述过程中，F 做功大小为12mv 21＋12Mv 22 B ．其他条件不变的情况下，F 越大，滑块到达右端所用时间越长C ．其他条件不变的情况下，M 越大，x 越小D ．其他条件不变的情况下，F f 越大，滑块与木板间产生的热量越多解析： 由能量守恒定律可知，上述过程中，F 做功大小等于二者动能之和加上摩擦产生的热量，大于12mv 21＋12Mv 22，选项A 错误；其他条件不变的情况下，F 越大，滑块加速度越大，滑块到达右端所用时间越短，选项B 错误；其他条件不变的情况下，M 越大，木板加速度越小，x 越小，选项C 正确；其他条件不变的情况下，滑块与木板间产生的热量等于F f L ，F f 越大，滑块与木板间产生的热量越多，选项D 正确．答案： CD9．(2013·临沂市上学期期中)海底有丰富的地下资源，深海探测成为世界关注的热点.2011年7月6日，我国载人潜水器“蛟龙号”以最大下潜5 057 m 的深度创世界载人深潜纪录．如果将“蛟龙号”某次的试潜运动分成三个阶段，选向下为正方向，g 取10 m/s 2，除浮力和重力外，不计任何阻力，其v －t 图象如图甲所示．则有( )A ．Oa 段重力大于浮力，合力做正功B ．ab 段重力等于浮力，重力做功等于克服浮力做的功C ．bc 段重力小于浮力，动能转化为势能D ．三个阶段对应的浮力的大小按图乙所示的规律变化解析： 因为Oa 段做匀加速运动，所以重力大于浮力，动能增大，合力做正功，故选项A 正确；在ab 段做匀速运动，合力为零，动能不变，重力做的功等于克服浮力做的功，故选项B 正确；bc 段做匀减速运动，重力小于浮力，合力做负功，动能减小，因为向下运动，重力势能也减小，所以选项C 错；因为Oa 段与bc 的加速度大小不一样，所以两阶段的合力大小不相等，故不可能按图乙所示的规律变化．答案： AB10.如图所示，质量m 1＝0.3 kg 的小车静止在光滑的水平面上，车长L ＝1.5 m ，现有质量m 2＝0.2 kg 可视为质点的物块，以水平向右的速度v 0＝2 m/s 从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止．物块与车面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g ＝10 m/s 2，求(1)物块在车面上滑行的时间t ；(2)物块克服摩擦力做的功；(3)在此过程中转变成的内能．解析： (1)小车做匀加速运动时的加速度为a 1，物块做匀减速运动时的加速度为a 2，则 a 1＝μm 2g m 1＝103m/s 2，a 2＝μg ＝5 m/s 2 v 0－a 2t ＝a 1t所以t ＝v 0a 1＋a 2＝2 m/s 253m/s 2＝0.24 s. (2)相对静止时的速度v ＝a 1t ＝0.8 m/s物块克服摩擦力做的功W ＝12m 2(v 20－v 2)＝0.336 J. (3)由能量守恒可知，系统损失的机械能转化为内能，则E ＝12m 2v 20－12(m 1＋m 2)v 2＝0.24 J. 答案： (1)0.24 s (2)0.336 J (3)0.24 J11.如图所示，一根长0.1 m 的细线，一端系着一个质量为0.18 kg 的小球，拉住线的另一端，使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，使小球的转速很缓慢地增加，当小球的转速增加到开始时转速的3倍时，细线断开，线断开前的瞬间线受到的拉力比开始时大40 N ，求：(1)线断开前的瞬间，线受到的拉力大小；(2)线断开的瞬间，小球运动的线速度大小；(3)如果小球离开桌面时，速度方向与桌边缘的夹角为60° ，桌面高出地面0.8 m ，求小球飞出后的落地点距桌边缘的水平距离．解析： (1)线的拉力提供小球做圆周运动的向心力，设开始时角速度为ω0，向心力为F 0，线断开的瞬间，角速度为ω，线的拉力为F T .F 0＝mω20R ①F T ＝mω2R ②由①②得F T F 0＝ω2ω20＝91③ 又因为F T ＝F 0＋40 N ④由③④得F T ＝45 N.(2)设线断开时小球的线速度大小为v ，由F T ＝mv 2R得 v ＝ F T R m＝5 m/s. (3)设桌面高度为h ，小球落地经历时间为t ，落地点与飞出桌面点的距离为x .由h ＝12gt 2得t ＝2h g ＝0.4 sx ＝vt ＝2 m则小球飞出后的落地点到桌边缘的水平距离为l ＝x sin 60°＝1.73 m.答案： (1)45 N (2)5 m/s (3)1.73 m12.如图所示，粗糙水平轨道与竖直平面内的光滑半圆轨道BC在B 处平滑连接，B 、C 分别为半圆轨道的最低点和最高点．一个质量m ＝0.1 kg 的小物体P 被一根细线拴住放在水平轨道上，细线的左端固定在竖直墙壁上．在墙壁和P 之间夹一根被压缩的轻弹簧，此时P 到B 点的距离x 0＝0.5 m ．物体P 与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，半圆轨道半径R ＝0.4 m ．现将细线剪断，P 被弹簧向右弹出后滑上半圆轨道，并恰好能经过C 点．g 取10 m/s 2.求：(1)P 经过B 点时对轨道的压力；(2)细线未剪断时弹簧的弹性势能．解析： (1)P 恰好能经过C 点，设其速度为v C ，由向心力公式有 mg ＝m v 2C R解得v C ＝2 m/sP 从B 到C 的过程中机械能守恒，设P 经过B 点时的速度为v B ，则有mg ×2R ＋12mv 2C ＝12mv 2B ， 解得v B ＝2 5 m/s设小球刚过B 时受到圆轨道的支持力为F N B ，由向心力公式有F N B －mg ＝m v 2B R， 解得F N B ＝6 N由牛顿第三定律可知，物体刚过B 点时对轨道的压力大小为6 N ，方向竖直向下．(2)设细线剪断前弹簧的弹性势能为E p .从剪断细线到P 经过B 点的过程中，由能量守恒可得E p －μmgx 0＝12mv 2B解得E p ＝1.1 J.答案： (1)6 N (2)1.1 J。

专题强化练习10力学实验1.(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示．测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)．(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，图丙所示的示数为________ mm.2.“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图甲所示，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行．先平衡摩擦力，当小车在2条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用4条、6条、8条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W……实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．(1)在实验准备的过程中，小王整理了一些实验器材，如图乙所示，还缺少的器材是________．(2)该同学在实验过程中，①应平衡摩擦力；②应选长短、粗细一样的橡皮筋若干；③每次实验都让小车从同一地点由静止释放．以上操作对“实验中每条橡皮筋做相同的功”这一要求有帮助的是________(填序号)．(3)分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3、…、v n，作出W -v图象．则下列图象符合实际的是________．3.如图(a)，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz 的交流电源，纸带等．回答下列问题：(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝________(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g 和铁块下滑的加速度a 表示)．(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°.接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下．多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图(b)所示．图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)．重力加速度为9.80 m/s 2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为_____________(结果保留2位小数)．4．[2020·陕西汉中九校联考]在探究加速度与力关系的实验中，小明同学设计了如图甲所示(俯视图)的实验方案：将两个小车放在水平木板上，前端分别系一条细线跨过定滑轮与砝码盘相连，后端各系一细线．(1)平衡摩擦力后，在保证两小车质量相同、盘中砝码质量不同的情况下，用一黑板檫把两条细线同时按在桌子上，抬起黑板擦时两小车同时开始运动，按下黑板擦时两小车同时停下来．小车前进的位移分别为x 1、x 2，由x ＝12at 2，知a 1a 2＝x 1x 2，测出砝码和砝码盘的总质量m 1、m 2，若满足________________，即可得出小车的质量一定时，其加速度与拉力成正比的结论．若小车的总质量符合远大于砝码和砝码盘的总质量的需求，但该实验中测量的误差仍然较大，其主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________. (2)小军同学换用图乙所示的方案进行实验：在小车的前方安装一个拉力传感器，在小车后面固定纸带并穿过打点计时器．由于安装了拉力传感器，下列操作要求中不需要的是________．(填选项前的字母)A.测出砝码和砝码盘的总质量B.将木板垫起适当角度以平衡摩擦力C.跨过滑轮连接小车的细线与长木板平行D.砝码和砝码盘的总质量远小于小车和传感器的总质量(3)测出小车质量M并保持不变，改变砝码的质量分别测得小车加速度a与拉力传感器示数F，利用测得的数据在坐标纸中画出a -F图线A如图丙；若小军又以1M为斜率在图象上画出图线B 如图丙，利用图象中给出的信息，可求出拉力传感器的质量为________．5.[2020·江苏徐州模拟](1)某同学想利用图(甲)所示装置，验证滑块与钩码组成的系统机械能守恒，该同学认为只要将摩擦力平衡掉就可以了．你认为该同学的想法________(选填“正确”或“不正确”)．(2)另一同学用一倾斜的固定气垫导轨来验证机械能守恒定律．如图(乙)所示，质量为m1的滑块(带遮光条)放在A处，由跨过轻质定滑轮的细绳与质量为m2的钩码相连，导轨B处有一光电门，用L表示遮光条的宽度，x表示A，B两点间的距离，θ表示气垫导轨的倾角，g0表示重力加速度．①气泵正常工作后，将滑块由A点静止释放，运动至B，测出遮光条经过光电门的时间t，该过程滑块与钩码组成的系统重力势能的减少量表示为________________，动能的增加量表示为________________．若系统机械能守恒，则1t2与x的关系式为1t2＝________________(用题中已知量表示)．②实验时测得m1＝475 g，m2＝55 g，遮光条宽度L＝4 mm，sin θ＝0.1，改变光电门的位置，滑块每次均从A点释放，测量相应的x与t的值，以1t2为纵轴，x为横轴，作出的图象如图(丙)所示，则根据图象可求得重力加速度g0为________ m/s2(计算结果保留两位有效数字)．若g0与当地重力加速度g近似相等，则可验证系统机械能守恒．。