配套K12四川省2019高考物理复习全辑 第6讲 力学实验(一)讲与练(必修2,含解析)

第4讲功和功率动能定理李仕才考试内容及要求一、功1．做功的两个要素：力和物体在力的方向上发生的位移．2．功的公式：W＝Fl cos α.3．功的正负(1)0°≤α<90°，力F对物体做正功；(2)α＝90°，力F对物体不做功；(3)90°<α≤180°，力F对物体做负功．某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”．例1(2018·浙江6月学考·15)如图1所示，质量为m的小车在与竖直方向成α角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左运动一段距离l.在此过程中，小车受到的阻力大小恒为F f，则( )图1A ．拉力对小车做功为Fl cos αB ．支持力对小车做功为Fl sin αC ．阻力对小车做功为－F f lD ．重力对小车做功为mgl 答案 C解析 拉力做的功为W ＝Fl cos(90°－α)＝Fl sin α，选项A 错误；支持力、重力不做功，选项B 、D 错误，阻力做功W f ＝－F f l ，选项C 正确．例2 (2017·丽水市第一学期质检)如图2甲所示，为一女士站立在台阶式自动扶梯上匀速上楼，图乙为一男士站在履带(斜面)式自动扶梯上匀速上楼．下列关于两人受到的力做功的判断正确的是( )图2A ．甲图中支持力对人做正功B ．乙图中支持力对人做正功C ．甲图中摩擦力对人做负功D ．乙图中摩擦力对人做负功 答案 A解析 题图甲中女士站在台阶上做匀速运动，处于平衡状态，则人受到支持力和重力两个力的作用，不受摩擦力作用，支持力对人做正功，A 正确，C 错误；题图乙中的男士受到重力、支持力和静摩擦力的作用，支持力的方向和运动的方向垂直，支持力不做功，静摩擦力和运动的方向相同，故静摩擦力做正功，B 、D 错误． 二、功率1．定义：功与完成这些功所用时间的比值． 2．物理意义：描述力对物体做功的快慢． 3．公式 (1)P ＝W t.(2)P ＝Fv ，其中F 为恒力且F 与v 方向相同．说明：①公式P ＝W t是平均功率的定义式，适用于任何情况下平均功率的计算．②公式P ＝Fv 一般计算瞬时功率．此时v 为瞬时速度，但若v 是平均速度，则计算出的功率是平均功率．4．额定功率：机械正常工作时输出的最大功率．5．实际功率：机械实际工作时输出的功率，要求小于或等于额定功率．例3 (2018·嘉兴市七校期中)高二某同学参加引体向上体能测试，如图3所示，在20 s 内完成10次标准动作，每次引体向上的高度约为50 cm ，则此过程中该同学克服重力做功的平均功率最接近于(g 取10 m/s 2)( )图3A ．0B ．150 WC ．300 WD ．450 W答案 B解析 该同学的质量约为60 kg ，引体向上的高度为50 cm ，该同学做功的平均功率为P ＝Wt＝nmght＝150 W ，选项B 正确． 三、重力势能 1．重力做功的特点重力做功与物体运动的路径无关，只跟物体初、末位置的高度差有关． 2．重力势能(1)表达式：E p ＝mgh ，其中h 是物体相对参考平面的高度． (2)单位：焦耳，简称焦，符号：J. 3．重力做功与重力势能变化的关系 (1)表达式：W G ＝E p1－E p2. (2)两种情况①当物体从高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减小，即W G ＞0，E p1＞E p2.②当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即W G ＜0，E p1＜E p2.重力做负功，也叫做物体克服重力做功． 4．重力势能的相对性重力势能具有相对性，其大小与所选的参考平面有关，同一物体在同一位置，所选的参考平面不同，其重力势能的数值也不同．例4 如图4所示是跳高运动员正在飞越横杆时的情景．对运动员从起跳到图示位置的过程，下列说法正确的是( )图4A．运动员的重心升高B．运动员的重力势能减小C．运动员所受重力不做功D．运动员所受重力做正功答案 A解析运动员从起跳到题图所示位置的过程重心不断升高，重力做负功，重力势能增加，故选项A正确．四、弹性势能1．弹性势能发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能．2．弹力做功与弹性势能的关系表达式：W弹＝E p1－E p2＝－ΔE p弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加．例5如图5所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连接一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是( )图5A．弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能逐渐减少B．弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能逐渐增加C．弹簧先对物体做正功，后对物体做负功，弹簧的弹性势能先减少再增加D．弹簧先对物体做负功，后对物体做正功，弹簧的弹性势能先增加再减少答案 C解析开始时，弹簧处于压缩状态，撤去F后物体在向右运动的过程中，弹簧对物体的弹力方向先向右后向左，对物体先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能应先减少后增加，故C正确．五、动能定理例6(2017·温州市检测)有一质量为m的木块，从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点，如图6所示，如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变，则以下叙述正确的是( )图6A ．木块所受的合力为零B ．因木块所受的力都不对其做功，所以合力做的功为零C ．重力和摩擦力做功的代数和为零D ．重力和摩擦力的合力为零 答案 C解析 木块做曲线运动，速度方向变化，加速度不为零，合外力不为零，A 错；速率不变，动能不变，由动能定理知，合外力做功为零，支持力始终不做功，重力做正功，所以重力做的功与摩擦力做的功的代数和为零，但重力和摩擦力的合力不为零，C 对，B 、D 错． 例7 (2017·丽水市期中)如图7所示，一个质量为m ＝0.6 kg 的小球以初速度v 0＝2 m/s 从P 点水平抛出，从粗糙圆弧ABC 的A 点沿切线方向进入(不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失)且恰好沿圆弧通过最高点C ，已知圆弧的圆心为O ，半径R ＝0.3 m ，θ＝60°，g ＝10 m/s 2.求：图7(1)小球到达A 点的速度v A 的大小； (2)P 点与A 点的竖直高度H ；(3)小球从圆弧A 点运动到最高点C 的过程中克服摩擦力所做的功W . 答案 (1)4 m/s (2)0.6 m (3)1.2 J 解析 (1)由平抛运动规律得v A ＝v 0cos θ解得v A ＝4 m/s.(2)从P 到A 由动能定理得mgH ＝12mv A 2－12mv 02解得H ＝0.6 m(3)小球恰好通过C 点，则有mg ＝mv C2R从A 到C 由动能定理得－mgR (1＋cos θ)－W ＝12mv C 2－12mv A 2代入解得W ＝1.2 J例8 (2018·浙江“七彩阳光”联盟期中联考)极限运动是一种深受年轻人喜爱的运动，如图8甲是极限运动中滑板、轮滑等运动常用的比赛场地U 形池．现有某U 形池场地示意图如图乙所示，该场地由两段可视为光滑的14圆弧形滑道AB 和CD 以及粗糙程度相同的水平滑道BC 构成，图中R 1＝4.5 m ，R 2＝3.5 m ，BC ＝5 m ．某次滑板比赛中质量为60 kg(含滑板)的运动员从A 点由静止出发，通过AB 、BC 滑道，冲向CD 滑道，到达圆弧CD 滑道的最高位置D 时速度恰好为零(运动员和滑板整体近似看做质点，空气阻力不计，g 取10 m/s 2)．图8(1)求该运动员在圆弧形滑道AB 上下滑至B 点时对圆弧形滑道的压力．(2)该运动员为了第一次经过D 处后有2 s 时间做空中表演，求他在A 点下滑的初速度大小； (3)在(2)问的初始条件下，运动员在滑道上来回运动，最终将停在何处？ 答案 见解析解析 (1)从A 到B 由动能定理得，mgR 1＝12mv B 2在B 点由牛顿第二定律得，F N －mg ＝mv B2R 1解得F N ＝1 800 N由牛顿第三定律可得，运动员对滑道B 点的压力大小为1 800 N ，方向竖直向下． (2)运动员在D 点速度恰好为零时有mgR 1－W f －mgR 2＝0 则W f ＝mg (R 1－R 2) 解得：W f ＝600 J运动员有2 s 时间做空中表演时有v D 1＝g ·t D 12解得：v D 1＝10 m/s由动能定理有mgR 1－W f －mgR 2＝12mv D 12－12mv A 02解得v A 0＝10 m/s(3)W f ＝F f x BC ，则F f ＝120 N 12mv A 02＋mgR 1＝F f s 得：s ＝47.5 m 则sx BC＝9.5所以最终停在离B点2.5 m处．1．(2017·浙江省12月重点中学热身联考)如图9所示，自动卸货车静止在水平地面上，在液压机的作用下，车厢与水平方向的夹角缓慢增大，在货物没有滑动之前的过程中，下列说法正确的是( )图9A．货物受到的静摩擦力减小B．地面对货车有水平向右的摩擦力C．货物受到的摩擦力对货物做负功D．货物受到的支持力对货物做正功答案 D2．(2018·浙江名校联盟第一次联考)如图10所示是一个摩天轮，现有一游客随摩天轮一起做匀速圆周运动，则( )图10A．重力对游客始终做负功B．重力对游客始终做正功C．游客的动能保持不变D．游客的重力势能保持不变答案 C3．(2017·杭州二中期中)一片质量约5×10－4 kg的秋叶自5 m高的树枝上落下并飘落到地面，此过程中重力的平均功率可能为(g取10 m/s2)( )A．0.008 W B．0.025 WC．0.05 W D．0.1 W答案 A解析 因为树叶不是做自由落体运动，运动的时间t >2hg＝2×510s ＝1 s ，重力的平均功率P <W t ＝mgh t ＝5×10－3×51W ＝0.025 W ，故A 正确．4．(2018·湖州、衢州、丽水三地市期末联考)某游乐场的滑梯可以简化为如图11所示竖直面内的ABCD 轨道，AB 为长L ＝6 m 、倾角α＝37°的斜轨道，BC 为水平轨道，CD 为半径R ＝15 m 、圆心角β＝37°的圆弧轨道，轨道AB 段粗糙，其余各段均光滑．一小孩(可视为质点)从A 点以初速度v 0＝2 3 m/s 沿轨道下滑，运动到D 点时的速度恰好为零(不计经过B 点时的能量损失)．已知该小孩的质量m ＝30 kg ，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2，不计空气阻力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：图11(1)该小孩第一次经过圆弧轨道C 点时，对圆弧轨道的压力； (2)该小孩与AB 段的动摩擦因数； (3)该小孩在轨道AB 上运动的总路程s .答案 (1)420 N ，方向竖直向下 (2)0.25 (3)21 m 解析 (1)由C 到D 速度减为0，由动能定理可得 －mg (R －R cos β)＝0－12mv C 2解得v C ＝215 m/s 在C 点，由牛顿第二定律得F N －mg ＝m v C2R，解得F N ＝420 N根据牛顿第三定律，小孩第一次经过圆弧轨道C 点时对轨道的压力为420 N ，方向竖直向下 (2)小孩从A 运动到D 的过程中，由动能定理得：mgL sin α－μmgL cos α－mgR (1－cos β)＝0－12mv 02可得：μ＝0.25(3)在AB 斜轨上，μmg cos α<mg sin α，小孩不能静止在斜轨上，则小孩从A 点以初速度v 0滑下，最后静止在BC 轨道B 处．由动能定理得：mgL sin α－μmgs cos α＝0－12mv 02解得s ＝21 m.5．(2018·浙江6月学考·23)小明用如图12所示轨道探究滑块的运动规律．长L 1＝1 m 的斜轨道倾角为α，斜轨道底端平滑连接长L 2＝0.1 m 的水平轨道，水平轨道左端与半径R ＝0.2 m 的光滑半圆形轨道底端B 平滑连接．将质量m ＝0.05 kg 的滑块(可不计大小)从斜轨道顶端释放，滑块与斜轨道及水平轨道间的动摩擦因数均为μ＝0.3.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2.图12(1)当α＝37°时，无初速度释放滑块，求滑块到达B 点时对半圆轨道压力F N 的大小； (2)当α＝37°时，为保证滑块能到达半圆轨道顶端A ，应至少以多大速度v 1释放滑块？ (3)为保证滑块离开半圆轨道顶端A 后恰好能垂直撞击斜轨道，求α的范围． 答案 见解析解析 (1)从斜轨顶端到B 点，根据动能定理有 12mv B 2＝mgL 1sin α－μmg (L 2＋L 1cos α) 在B 处，由牛顿第二定律有F N －mg ＝m v B2R联立以上两式可得：F N ＝2.15 N由牛顿第三定律知滑块对轨道压力大小为2.15 N.(2)滑块能到达半圆轨道顶端A ，由mg ＝m v 2R得，其最小速度为v A ＝gR ＝ 2 m/s从斜轨顶端到圆轨道最高点，根据动能定理有：12mv A 2－12mv 12＝mg (L 1sin α－2R )－μmg (L 2＋L 1cos α)则v 1＝855m/s (3)设斜轨道倾角为θ，滑块离开A 点的速度为v A 0，根据平抛运动规律可知tan θ＝v A 0gtx DC ＝v A 0t －L 2h PD ＝x DC tan θ＝(v A 0t －L 2)tan θ2R －h PD ＝12gt 2；联立化简：v A 02＝8tan 2θ＋2tan 3θ1＋2tan 2θ根据题意tan θ>0，v A 0≥gR 令x ＝tan θ (x ＋1)(x 2＋x －1)≥0 解得：tan θ≥5－12即arctan5－12≤θ≤π2.1．如图1所示，坐在雪撬上的人与雪橇的总质量为m ，在与水平面成θ角的恒定拉力F 作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l .已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，雪橇受到的( )图1A ．支持力做功为mglB ．重力做功为mglC ．拉力做功为Fl cos θD ．滑动摩擦力做功为－μmgl答案 C解析 支持力和重力方向与位移方向垂直，不做功，选项A 、B 错误；拉力和摩擦力做功分别为W ＝Fl cos θ，W ′＝－μ(mg －F sin θ)l ，选项C 正确，D 错误．2．(2015·浙江10月学考·12)快艇在运动中受到的阻力与速度平方成正比(即F f ＝kv 2)．若油箱中有20 L 燃油，当快艇以10 m/s 匀速行驶时，还能行驶40 km ，假设快艇发动机的效率保持不变，则快艇以20 m/s 匀速行驶时，还能行驶( ) A ．80 km B ．40 km C ．10 km D ．5 km答案 C解析 设20 L 燃油时发动机可提供的总功为W ，由能量守恒定律得，当快艇以10 m/s 匀速行驶时，W ＝F f1x 1＝kv 12x 1，当快艇以20 m/s 匀速行驶时，W ＝F f2x 2＝kv 22x 2，可得x 2＝10 km ，故C 正确．3．(2018·浙江名校协作体试题卷)特斯拉Model S 标配全轮驱动双电机，Model S P100 D 更有高性能后置电机，与高效率的前置电机联动，实现超跑级别的加速表现，仅需 2.7 s ，即可从静止加速至100 km/h.假设驾驶员与车总质量为2 200 kg ，则在此加速过程中下列说法中正确的是( ) A ．合力做功约为8.5×105J B ．牵引力做功约为8.5×105 J C ．合力做功的平均功率约为3 150 kW D ．牵引力做功的平均功率约为3 150 kW 答案 A解析 v ＝100 km/h ≈27.8 m/sF 合＝ma ＝m vt ≈2.265×104 Nl ＝v2t ＝37.53 mW 合＝F 合l ≈8.5×105 JP 合＝W 合t≈3.15×105 W ＝315 kW牵引力做功的平均功率大于合力做功的平均功率，选项A 正确，选项B 、C 、D 错误． 4．(2017·浙江11月学考·10)如图2所示，质量为60 kg 的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将她的身体视为一根直棒．已知重心在c 点，其垂线与脚、两手连线中点间的距离Oa 、Ob 分别为0.9 m 和0.6 m ．若她在1 min 内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4 m ，则克服重力做的功和相应的功率约为( )图2A ．430 J,7 WB ．4 300 J,70 WC ．720 J,12 WD ．7 200 J,120 W答案 B解析 设每次俯卧撑中，运动员重心变化的高度为h ，由几何关系可得，h 0.4＝0.90.9＋0.6，即h ＝0.24 m ．一次俯卧撑中，克服重力做功W ＝mgh ＝60×10×0.24 J ＝144 J ，所以1 min 内克服重力做的总功为W 总＝NW ＝4 320 J ，相应的功率P ＝W 总t＝72 W ，故B 正确． 5．(2017·浙江11月学考·13)如图3所示是具有登高平台的消防车，具有一定质量的伸缩臂能够在5 min 内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400 kg)上升60 m 到达灭火位置．此后，在登高平台上的消防员用水炮灭火，已知水炮的出水量为3 m 3/min ，水离开炮口时的速率为20 m/s ，则用于( )图3A ．水炮工作的发动机输出功率约为1×104W B ．水炮工作的发动机输出功率约为4×104 W C ．水炮工作的发动机输出功率约为2.4×106 W D ．伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800 W 答案 B解析 若不计伸缩臂的质量，抬升登高平台的发动机输出功率P ＝mgh t ＝400×10×60×15×60W ＝800 W ，但伸缩臂具有一定质量，发动机输出功率应大于800 W ，故选项D 错误．在1 s 内，喷出去水的质量为m ′＝ρV ＝103×360 kg ＝50 kg ，喷出去水的重力势能为E p ＝m ′gh ＝50×10×60 J ＝3×104 J ，水的动能为E k ＝12m ′v 2＝1×104J ，所以1 s 内水增加的能量为4×104J ，所以水炮工作的发动机输出功率为4×104W ，选项B 正确，A 、C 错误． 6．(2018·浙江学考模拟)德国的设计师推出了一款名为“抛掷式全景球形相机”，来自德国柏林的5位设计师采用了36个手机用的摄像头并将其集成入一个球体内，如图4所示，该球形相机的质量却只有200 g ，当你将它高高抛起，它便能记录下从你头顶上空拍摄的图象．整个过程非常简单，你只需进行设定，让球形相机在飞到最高位置时自动拍摄即可．假设你从手中竖直向上抛出相机，到达离抛出点10 m 处进行全景拍摄，若忽略空气阻力的影响，g 取10 m/s 2，则你在抛出过程中对相机做的功为( )图4A ．10 JB ．20 JC ．40 JD ．200 J 答案 B解析 人对相机做的功W ＝mgh ＝20 J ，故B 正确．7．一位身高1.8 m 、质量50 kg 的同学助跑跳起后，手指刚好能摸到篮球架的球框．该同学站立举臂时，手指触摸到的最大高度为2.3 m ．已知篮球框距地面的高度约为3 m ．则在助跑起跳的整个过程中，该同学重力势能的增加量最接近( ) A ．35 J B ．350 J C ．1 150 J D ．1 500 J 答案 B解析 在助跑起跳的整个过程中，该同学重力势能增加量ΔE p ＝mg Δh ＝500×(3－2.3) J ＝350 J.8．(2017·诸暨市校级期末)如图5所示，轻质弹簧下悬挂一个小球，手掌托小球使之缓慢上移，弹簧恢复原长时迅速撤去手掌使小球开始下落．不计空气阻力，取弹簧处于原长时的弹性势能为零．撤去手掌后，下列说法正确的是( )图5A ．刚撤去手掌瞬间，弹簧弹力等于小球重力B ．小球速度最大时，弹簧的弹性势能为零C ．弹簧的弹性势能最大时，小球速度为零D ．小球运动到最高点时，弹簧的弹性势能最大 答案 C解析 刚撤去手掌时，小球处于运动最高点，弹簧处于原长，弹力为零，弹性势能为零，所以A 、D 错误；当小球速度最大时，加速度等于零，即弹力等于重力，弹簧弹性势能不为零，所以B 错误；当小球下落到最低点时弹性势能最大，小球速度为零，故C 正确．9．(2017·临海市学考模拟)如图6所示，AB 为四分之一圆弧轨道，BC 为水平直轨道，圆弧的半径为R ，BC 的长度也是R .一质量为m 的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为μ，它由轨道顶端A 从静止开始下落，恰好运动到C 处静止．那么物体在AB 段克服摩擦力所做的功为( )图6A.12μmgR B.12mgR C ．mgRD ．(1－μ)mgR答案 D解析 设物体在AB 段克服摩擦力所做的功为W AB ，对物体从A 到C 的全过程，由动能定理得mgR －W AB －μmgR ＝0，故W AB ＝mgR －μmgR ＝(1－μ)mgR .10．(2017·浙江省名校协作体高二联考)如图7所示，每到夏天在舟山的海滨浴场都会看到体育爱好者骑着水上摩托艇进行冲浪运动．已知某一型号的水上摩托艇额定输出功率为P ，最大速度为v ，航行过程中所受到的阻力F 阻与速度v 2成正比，即F 阻＝kv 2.下列说法中正确的是( )图7A ．摩托艇的最大牵引力为P vB ．以最高速度一半的速度匀速航行时，摩托艇的输出功率为P4C ．在额定输出功率下以最高时速航行时，摩托艇所受的阻力为P vD. 若要在最短时间内达到最大速度，摩托艇应做匀加速运动 答案 C解析 由P ＝Fv 知速度小时牵引力大，故A 错误；以最大速度匀速航行时有P ＝F 阻v ＝kv 3，以最大速度一半的速度匀速航行时，有P ′＝F 阻′·v 2＝k (v 2)2·v 2＝18P ，故B 错误；在额定输出功率下以最高时速航行时，由P ＝Fv ，解得牵引力大小为F ＝Pv，这时阻力与牵引力大小相等，故C 正确；若要在最短时间内达到最大速度，摩托艇应在额定功率下加速，故D 错误． 11．(2017·杭州市学考模拟)一起重机将质量为m 的货物由静止开始以加速度a 匀加速提升，在t 时间内上升h 高度，设在t 时间内起重机对货物的拉力做功为W 和在时间t 末拉力的瞬时功率为P ，则( ) A ．W ＝mah B ．W ＝mgh C ．P ＝mgat D ．P ＝m (g ＋a )at答案 D解析 对货物受力分析，由牛顿第二定律得，F －mg ＝ma ，起重机对货物的拉力为F ＝m (g ＋a )，根据恒力做功的公式可得W ＝m (g ＋a )h ，故A 、B 错误；在时间t 末，货物的速度为v ＝at ，根据瞬时功率的表达式可得P ＝m (g ＋a )at ，故C 错误，D 正确．12．某消防队员从一平台上跳下，下落2 m 后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身的重心又下降了0.5 m ，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力约为( ) A ．自身所受重力的2倍 B ．自身所受重力的5倍 C ．自身所受重力的8倍 D ．自身所受重力的10倍 答案 B解析 设地面对双脚的平均作用力为F ，在全过程中，由动能定理得mg (H ＋h )－Fh ＝0，得F ＝mg (H ＋h )h ＝2＋0.50.5mg ＝5mg ，B 正确． 二、非选择题13．(2015·浙江10月学考·20)如图8所示是公路上的“避险车道”，车道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险．质量m ＝2.0×103kg 的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v 1＝36 km/h ，汽车继续沿下坡匀加速直行l ＝350 m 、下降高度h ＝50 m 时到达“避险车道”，此时速度表示数v 2＝72 km/h.(g ＝10 m/s 2)图8(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量； (2)求汽车在下坡过程中所受的阻力；(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°，汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin 17°≈0.3)． 答案 (1)3.0×105J (2)2.0×103N (3)33.3 m 解析 (1)由ΔE k ＝12mv 22－12mv 12得ΔE k ＝3.0×105J(2)由动能定理有mgh －F f l ＝12mv 22－12mv 12得F f ＝12mv 1 2－12mv 2 2＋mgh l＝2.0×103N(3)设汽车在“避险车道”上运动的最大位移是x ，由动能定理有－(mg sin 17°＋3F f )x ＝0－12mv 22得x ＝12mv 2 2mg sin 17°＋3F f≈33.3 m14．(2017·浙江11月学考·20)如图9甲所示是游乐园的过山车，其局部可简化为如图乙的示意图，倾角θ＝37°的两平行倾斜轨道BC 、DE 的下端与水平半圆形轨道CD 顺滑连接，倾斜轨道BC 的B 端高度h ＝24 m ，倾斜轨道DE 与圆弧EF 相切于E 点，圆弧EF 的圆心O 1、水平半圆轨道CD 的圆心O 2与A 点在同一水平面上，DO 1的距离L ＝20 m ．质量m ＝1 000 kg 的过山车(包括乘客)从B 点自静止滑下，经过水平半圆轨道后，滑上另一倾斜轨道，到达圆弧顶端F 时乘客对座椅的压力为自身重力的0.25倍．已知过山车在BCDE 段运动时所受的摩擦力与轨道对过山车的支持力成正比，比例系数μ＝132，EF 段摩擦力不计，整个运动过程空气阻力不计．(g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图9(1)求过山车过F 点时的速度大小；(2)求从B 到F 整个运动过程中摩擦力对过山车做的功；(3)如果过D 点时发现圆轨道EF 段有故障，为保证乘客的安全，立即触发制动装置，使过山车不能到达EF 段并保证不再下滑，则过山车受到的摩擦力至少应多大？ 答案 (1)310 m/s (2)－7.5×104J (3)6×103N 解析 (1)在F 点由牛顿第二定律得：m 人g －0.25m 人g ＝m 人v F 2r ，r ＝L sin θ＝12 m代入已知数据可得：v F ＝310 m/s (2)根据动能定理，从B 点到F 点： 12mv F 2－0＝mg (h －r )＋W f 解得W f ＝－7.5×104J(3)在没有故障时，过山车到达D 点的速度为v D ，根据动能定理12mv F 2－12mv D 2＝－mgr －μmg cos37°·L DEL DE ＝L cos 37°＝16 m ，发现故障之后，过山车不能到达EF 段，设刹车后恰好到达E 点速度为零，在此过程中，过山车受到的摩擦力为F f1，根据动能定理 0－12mv D 2＝－mgL DE sin 37°－F f1L DE ， 联立各式解得F f1＝4.6×103N使过山车能停在倾斜轨道上的摩擦力至少为F f2，则有F f2－mg sin θ＝0， 解得F f2＝6×103N综上可知，过山车受到的摩擦力至少应为6×103N.。

必修二第7讲 力学实验(二)李仕才考试内容及要求一、探究求合力的方法 1．实验器材木板、白纸、图钉若干、两根细绳、橡皮条、弹簧测力计2个、三角板、刻度尺等． 2．实验步骤(1)把木板平放在桌面上，用图钉把一张白纸钉在木板上．(2)用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A 点，橡皮条的另一端B 拴上两根细绳． (3)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O ，如图1所示．用铅笔描下结点O 的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数F 1、F 2，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F .图1(4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳套的方向．(5)比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相同．3．注意事项(1)正确使用弹簧测力计，不能超量程，正确读数．(2)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同．(3)用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大．(4)在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些．(5)弹簧测力计拉动时要尽量与木板上表面平行．例1(2018·宁波十校联考)某同学“探究求合力的方法”的实验情况如图2甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．图2(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．(2)本实验采用的科学方法是________．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法(3)本实验中以下说法正确的是________．A．两根细绳必须等长B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间夹角必须取90°答案(1)F′(2)B (3)C解析(1)F是根据平行四边形定则作出的合力，具有一定的误差，F′是一只弹簧测力计的拉力，根据力的平衡可知F′一定在AO方向上．(2)合力与分力是等效替代关系，所以B选项正确．(3)实验中要求两根细绳不要太短，不必等长，所以A选项错误．实验是验证任意角度的两个力的合成，所以对两个弹簧测力计之间的角度没有要求，两力大小也不需要相等，但为了减小误差，角度的选取不要太大也不要太小，所以B、D选项错误．拉力如果不与木板平面平行，会产生垂直板面的分力，影响作用效果，所以C选项正确．二、探究作用力与反作用力的关系1．实验器材弹簧测力计3个、包装用泡沫塑料若干、小刀1把、木块1个、力传感器2只、数据采集器1台及计算机1台等．2．实验原理(1)用两只弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系利用如图3所示的器材探究作用力与反作用力的关系．A、B两个弹簧测力计连接在一起，B 的一端固定，用手拉弹簧测力计A，可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动．图3(2)用传感器探究作用力与反作用力的关系把力传感器连在计算机上，传感器的钩子上挂木块，钩子受力的大小随时间变化的情况，可以由计算机屏幕显示．研究静止状态、匀速直线运动状态和加速或减速状态下作用力与反作用力之间的关系．3．注意事项(1)使用弹簧测力计和传感器前，都应调零．(2)用弹簧测力计和传感器对接时作用力都应在同一直线上．(3)实际的弹簧测力计往往存在一定的示值误差．检测方法：将弹簧测力计A和B分别与弹簧测力计C互拉，通过与C的示数进行比较确定两弹簧测力计的拉力是否相等，是一种“等效替代”的方法．例2“探究作用力与反作用力的关系”实验中，某同学用两个力传感器进行实验．(1)将两个传感器按图4甲方式对拉，在计算机屏幕上显示如图乙所示的图象，横坐标代表的物理量是________，纵坐标代表的物理量是________．图4(2)由图乙可得到的实验结论是________(多选)．A．两传感器间的作用力与反作用力大小相等B．两传感器间的作用力与反作用力方向相同C ．两传感器间的作用力与反作用力同时变化D ．两传感器间的作用力与反作用力作用在同一物体上 答案 (1)时间(t ) 力(F ) (2)AC 三、研究平抛运动 1．实验原理平拋运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动．使小球做平拋运动，建立坐标系，利用描迹法描出小球的运动轨迹，测出轨迹曲线上某一点的坐标x 和y ，根据公式：x ＝v 0t 和y ＝12gt 2，就可求得v 0＝xg2y，即小球做平拋运动的初速度． 2．实验器材斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、坐标纸(白纸)、图钉、重锤线、三角板、铅笔、刻度尺． 3．实验步骤(1)实验装置如图5所示，安装调整斜槽：使其末端伸出桌面，切线沿水平方向．图5(2)调整木板：用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行，然后把重垂线方向记录到钉在木板上的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变．(3)确定坐标原点O ：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O ，O 点即为坐标原点．(4)确定运动轨迹上的点：将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x 值处的y 值，然后让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在白纸上记下该点．用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置．(不同的器材方法有所不同) 4．数据处理(1)描绘运动轨迹：取下白纸，用平滑的曲线把记下的一系列点连接起来即得小球做平抛运动的轨迹．(2)计算初速度：以O 点为原点画出竖直向下的y 轴和水平向右的x 轴，并在曲线上选取六个不同的点，用刻度尺分别测出它们的坐标(x ，y )，然后用公式v 0＝xg2y计算出小球的初速度v0.5．注意事项(1)实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平，木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在竖直平面平行，并使小球的运动靠近木板但不接触．(2)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下．(3)坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点．例3(2017·浙江4月学考·17)在“研究平抛运动”实验中．图6(1)图6是横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的________．A．球心B．球的上端C．球的下端在此实验中，下列说法正确的是________．(多选)A．斜槽轨道必须光滑B．记录的点应适当多一些C．用光滑曲线把所有的点连接起来D．y轴的方向根据重锤线确定(2)图7是利用图5装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是________．图7A．释放小球时初速度不为0B．释放小球的初始位置不同C．斜槽末端切线不水平(3)如图是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是________．答案(1)B BD (2)C (3)B解析(1)由于横挡条处记录小球位置时标注点为小球最高点，因此，所画平抛运动轨迹均上移一个小球半径，坐标原点应为斜槽末端小球的最上端，选项B正确．实验过程中，斜槽轨道不一定光滑，只要能够保证小球从同一位置由静止释放，使离开斜槽末端的速度相同即可，所以选项A错误．记录的点适当多一些，便于通过这些点作平滑曲线，选项B正确，C错误．y 轴必须沿竖直方向，即用重锤线确定，选项D正确．(2)由题图可知斜槽末端切线不水平，变成斜抛运动，故选C.(3)插入瓶中的竖直管与大气相通，为外界大气压强，竖直管在水面下使得竖直管上端出口处的压强与外界气压相等，目的就是为了保证水流流速不因瓶内水面下降而减小，能保证一段时间内得到稳定的细水柱，选项B正确．例4(2018·浙江4月学考·17(3))图8是小球做平抛运动的频闪照片，其上覆盖了一张透明方格纸．已知方格纸每小格的边长均为0.80 cm.由图可知小球的初速度大小为________ m/s(结果保留两位有效数字)．图8答案0.70(0.66～0.74均可)解析水平方向：3.5L＝v0t竖直方向：y2－y1＝2L＝gt2联立解得v0＝0.70 m/s1．如图9所示，小孙同学用力传感器A和B做“探究作用力与反作用力的关系”实验，当用A匀速拉动固定在滑块上的B时( )图9A．A对应示数比B大B．B对应示数比A大C．A和B对应示数有时不相等D．A和B对应示数任何时刻都相等答案 D解析根据牛顿第三定律，A对B的作用力和B对A的作用力是作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，故A和B对应示数任何时刻都相等，故D正确．2．(2017·台州市9月学考测试)在“探究求合力的方法”实验中，手中只有一个弹簧秤、橡皮筋、木板、白纸和图钉，为了完成此实验．图10(1)在图10甲所示的器材中还需要选取________和________．(2)图乙是小明同学用弹簧测力计测细绳拉力的两次操作，更合理的是________．(填“A”或“B”)(3)图丙中弹簧秤的示数为________N.答案(1)三角板细绳套(2)B (3)2.003．(2017·绍兴学考模拟)在研究平抛运动的实验中，(1)研究平抛运动，下面哪些做法可以减小实验误差________．(多选)A ．使用密度大、体积小的钢球B ．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦C ．实验时，让小钢球每次都从同一高度由静止开始滚下D ．使斜槽末端切线保持水平(2)为使小钢球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线水平，检查方法是__________________________________．(3)小钢球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x 轴和y 轴，竖直线是用________来确定的．(4)某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小钢球做平抛运动的起点位置O ，A 为小钢球运动一段时间后的位置，根据图11求出小钢球做平抛运动的初速度为________m/s(g 取10 m/s 2)．图11答案 (1)ACD (2)水平时小钢球处于平衡，放在槽口能静止不动 (3)重锤线 (4)2.0 解析 (1)研究平抛运动时，小钢球体积越小，所受空气阻力越小，并且记录小钢球通过的位置越准确，A 正确；小钢球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下，可保证小钢球的初速度不变，与钢球和斜槽间的摩擦无关，B 错误，C 正确；实验时必须使斜槽末端的切线水平，以确保小钢球水平飞出做平抛运动，D 正确． (4)由题图可知AB 、BC 间的竖直距离y AB ＝15 cm ＝0.15 m ，y BC ＝25 cm ＝0.25 m因为x AB ＝x BC ＝0.20 m ，所以小钢球从A 运动到B 的时间和从B 运动到C 的时间相同，设此时间为t .据y BC －y AB ＝gt 2得t ＝y BC －y ABg ＝ 0.25－0.1510s ＝0.10 s 又因为x AB ＝v 0t 所以v 0＝x AB t ＝0.200.10m/s ＝2.0 m/s.1.用如图1所示装置做“研究平拋运动”实验时，为保证小球从斜槽末端水平拋出，应( )图1A．减小斜槽的粗糙程度B．使斜槽末端切线水平C．每次由静止释放小球D．每次从同一位置释放小球答案 B2．用如图2所示装置做“研究平抛运动”实验时( )图2A．用重垂线确定y轴方向B．用眼睛观察斜槽末端切线是否水平C．用重垂线判断斜槽末端切线是否水平D．每次从轨道上不同位置释放小球答案 A解析重力方向竖直向下，应用重垂线确定y轴方向，故A正确；将小球放在斜槽末端，观察小球是否静止来判断斜槽末端切线是否水平，B、C项错误；为保证各点在同一条抛物线上，每次抛出时小球的初速度必须相同，故每次从轨道上同一位置由静止释放小球，D项错误．3．(2015·浙江10月学考·17)(1)如图所示，在“探究求合力的方法”实验中，下列器材中必须要用的是________．(多选)(2)下列两个学生实验中，必须要测量质量、时间和位移的是________．A ．用打点计时器测速度B ．探究加速度与力、质量的关系 答案 (1)BD (2)B解析 (1)在“探究求合力的方法”实验中，需要用弹簧测力计测量合力与分力的大小和方向，需要用刻度尺进行作图分析，故选B 、D ；(2)用打点计时器测速度的实验中，是利用v ＝x t计算速度的，所以不需要测质量；而探究加速度与力、质量的关系实验中，加速度要用a ＝Δx T2计算，还要研究在力F 一定的情况下a 与m 的关系，所以需要测质量、时间和位移，故选B. 4．“用传感器探究作用力和反作用力的关系”实验如图3甲所示，图乙是计算机屏幕显示的两个传感器的钩子之间的相互作用力随时间变化的关系，据图可知，两钩子之间的相互作用力________．图3A ．大小相等B ．方向相同C ．大小有时相等，有时不相等D ．方向有时相同，有时不相同 答案 A解析 由图象的对称性可知，两钩子间的相互作用力大小相等、方向相反，A 正确． 5．(2017·绍兴市选考模拟)研究平抛运动的实验装置如图4所示．图4(1)实验时，每次须将小球从轨道________(填字母)． A ．同一位置释放 B ．不同位置无初速度释放 C ．同一位置无初速度释放(2)上述操作的目的是使小球每次抛出后________(填字母)．A ．只受重力B ．轨迹重合C ．做平抛运动D ．速度小些，便于确定位置(3)实验中已测出小球半径为r ，则小球做平抛运动的坐标原点位置应是________(填字母)．A ．斜槽末端O 点B ．斜槽末端O 点正上方r 处C ．斜槽末端O 点正前方r 处D ．斜槽末端O 点正上方r 处在竖直木板上的投影点答案 (1)C (2)B (3)D解析 (1)实验时，每次应将小球从轨道同一位置无初速度释放，故C 正确．(2)将小球从轨道同一位置无初速度释放，使小球抛出后有相同的初速度，因此轨迹会重合，故B 正确．(3)小球对应的球心位置在槽口O 点上方r 处，故平抛运动的坐标原点位置为斜槽末端O 点正上方r 处在竖直木木板上的投影点，D 正确．6．(2018·稽阳市联谊学校联考)在“研究平抛运动”实验中，利用钢球在斜槽轨道上由静止开始滚下，做平抛运动，记录运动轨迹上的一个位置，经过多次操作得到钢球所经过的多个位置，连起来得到钢球做平抛运动的轨迹．(1)下列说法正确的是________．(多选)A ．斜槽末端必须水平B ．斜槽轨道可以不光滑C ．钢球每次可以从轨道上不同位置滚下(2)某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置，如图5所示，在水平桌面上放置一个斜面，钢球滚过桌边后便做平抛运动．他把桌子搬到墙的附近，使从水平桌面上滚下的钢球能打到墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录钢球的落点．现测得钢球直径为D ，某次实验桌子边缘到墙的距离为x ，钢球的落点到桌面的距离为H ，重力加速度为g ，则此次实验钢球平抛的水平位移为________，竖直位移为________．图5答案 (1)AB (2)x －D 2 H ＋D 2解析 (1)在“研究平抛运动”实验中，斜槽末端必须水平，保证钢球抛出后做平抛运动，所以A 选项正确；为了保证每次钢球做平抛运动的初速度相等，每次让钢球从轨道的同一位置由静止释放，但斜槽不一定要光滑，故B 正确，C 错误．(2)钢球自身大小不能忽略，根据实验操作、运动轨迹，结合题中数据可以知道，钢球此次实验平抛的水平位移为x －D 2、竖直位移为H ＋D 2. 7．(2018·名校协作体3月选考)(1)下列器材中，实验“探究小车速度随时间变化的规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“用自由落体运动验证机械能守恒定律”都需要用到的实验器材是________．(多选)(2)小刘同学在做“探究求合力的方法”实验时：①以下实验操作正确的是________．②以下为该同学在作平行四边形时的某一瞬间(直尺固定)，其中正确的操作是________．③本实验采用的实验思想是________．A ．控制变量法B ．等效替代法C ．放大法答案 (1)BD (2)①C ②C ③B8．(2018·宁波市期末)在“探究求合力的方法”的实验中(1)下列相关说法正确的是________．(多选)A ．拉橡皮条的两条细绳必须等长B．标记同一细绳方向的两点要远些C．两个分力的夹角要尽量小些D．拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板(2)如图6甲所示，是某同学做“探究求合力的方法”的实验．弹簧秤a的示数如图乙所示，其读数是________N，若弹簧秤b的读数为4.00 N；单独用一个弹簧秤拉橡皮条到同一结点O 时的拉力为5.10 N，且各个力的方向已经记录在白纸上(如图丙所示)，请作出弹簧秤b拉力的图示．图6(3)若已正确画出上述三个力的图示，为了得到合力与分力的关系，还要如何处理？答案(1)BD (2)3.00 如图所示(3)为了得到合力与分力的关系，还要以F a、F a为邻边作平行四边形，在图丙中通过平行四边形作图作出合力F′，再与用一个弹簧秤拉橡皮条时的拉力比较即可9．(2018·绍兴市期末)利用如图7甲所示装置“研究平抛物体的运动”．图7(1)下列做法能够减小实验误差的有________．(多选)A．使用密度大、体积小的钢球B．使斜槽末端切线水平C．减小斜槽与钢球之间的摩擦D．均以小球的最高点标注轨迹(2)小亮同学将白纸换成方格纸，每个小方格的边长L＝5 cm，通过实验，记录了小球在运动过程中的三个位置，如图乙所示，则小球做平抛运动的初速度为________ m/s.(g取10 m/s2) 答案(1)AB (2)1.5解析(2)由题图可知，小球由A→B和由B→C所用的时间相等，且有Δy＝gt2，Δy＝2L＝10 cm，代入解得t＝0.1 s，x＝3L＝v0t，代入得：v0＝1.5 m/s.。

2019年高考物理（人教）一轮基础夯实练（1）李仕才一、选择题1、在研究二力合成的实验中，AB 是一根被拉长的橡皮筋，定滑轮是光滑的，如图所示，若改变拉力F 而保持O 点位置不变，则下列说法中正确的是()A ．要使θ减小，减小拉力F 即可B ．要使θ减小，增大拉力F 即可C ．要使θ减小，必须改变α，同时改变F 的大小才有可能D ．要减小θ而保持α不变，则只改变F 的大小是不可能保持O 点的位置不变的解析：绳子对O 点的拉力F 2与F 的合力和F 1等大、反向，如图所示，O 点位置不变，则橡皮筋的拉力F 1不变，绳子拉力F 2的方向不变，即α角不变，若要减小θ，必使F 的大小和方向以及F 2的大小发生改变，故D 选项正确．答案：D2、如图所示，水平传送带以恒定速度v 向右运动．将质量为m 的物体Q 轻轻放在水平传送带的左端A 处，经过t 秒后，Q 的速度也变为v ，再经t 秒物体Q 到达传送带的右端B 处，则( )A ．前t 秒内物体做匀加速运动，后t 秒内物体做匀减速运动B ．后t 秒内Q 与传送带之间无摩擦力C ．前t 秒内Q 的位移与后t 秒内Q 的位移大小之比为：1D ．Q 由传送带左端运动到右端的平均速度为34v解析：前t 秒内物体Q 相对传送带向左滑动，物体Q 受向右的滑动摩擦力，由牛顿第二定律F f ＝ma 可知，物体Q 做匀加速运动，后t 秒内物体Q 相对传送带静止，做匀速运动，不受摩擦力作用，选项A 错误、B 正确；前t 秒内Q 的位移x 1＝v2t ，后t 秒内Q 的位移x 2＝vt ，故x 1x 2＝12，选项C 错误；Q 由传送带左端运动到右端的平均速度v ＝x 1＋x 22t ＝v2t ＋vt2t ＝34v ，选项D 正确． 答案：BD3、甲、乙两物体分别在恒力F 1、F 2的作用下，沿同一直线运动．它们的动量随时间变化如图所示．设甲在t 1时间内所受的冲量为I 1，乙在t 2时间内所受的冲量为I 2，则F 、I 的大小关系是( )A ．F 1>F 2，I 1＝I 2B ．F 1<F 2，I 1<I 2C ．F 1>F 2，I 1>I 2D ．F 1＝F 2，I 1＝I 2解析：冲量I ＝Δp ，从题图上看，甲、乙两物体动量变化的大小I 1＝I 2，又因为I 1＝F 1t 1，I 2＝F 2t 2，t 2>t 1，所以F 1>F 2.答案：A 4、在如图所示电路中E 为电源，其电动势E ＝9.0 V ，内阻可忽略不计；AB 为滑动变阻器，其电阻R ＝30 Ω；L 为一小灯泡，其额定电压U ＝6.0 V ，额定功率P ＝1.8 W ；S 为开关，开始时滑动变阻器的触头位于B 端，现在接通开关S ，然后将触头缓慢地向A 端滑动，当到达某一位置C 处时，小灯泡刚好正常发光．则C 、B 之间的电阻应为( )A ．10 ΩB ．20 ΩC ．15 ΩD ．5 Ω解析：本题中小灯泡刚好正常发光，说明此时小灯泡达到额定电流I 额＝P U ＝1.86.0 A ＝0.3A ，两端电压达到额定电压U 额＝6.0 V ，而小灯泡和电源、滑动电阻AC 串联，则电阻AC 的电流与小灯泡的电流相等，R AC ＝E －U 额I 额＝10 Ω，R CB ＝R －R AC ＝20 Ω，B 项正确．答案：B5、如图所示，均匀绕制的螺线管水平固定在可转动的圆盘上，在其正中心的上方有一固定的环形电流A，A与螺线管垂直．A中电流方向为顺时针方向，开关S闭合瞬间．关于圆盘的运动情况(从上向下观察)，下列说法正确的是( ) A．静止不动B．顺时针转动C．逆时针转动 D．无法确定解析：环形电流可等效为里面的N极、外面为S极的小磁针，通电螺线管可等效为右边为N板，左边为S极的条形磁铁，根据磁极间的相互作用，圆盘将顺时针转动，选项B正确．答案：B6、(2018·湖南长沙市高三统一模拟)金属钙的逸出功为4.3×10－19 J，普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.0×108 m/s，以下说法正确的是( )A．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，其表面有光电子逸出B．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象C．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大D．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少解析：波长为400 nm的单色光的光子能量为E＝h cλ＝4.95×10－19J，大于钙的逸出功，可以产生光电效应现象．根据光电效应规律，光电子的最大初动能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电子数的多少，正确选项为A、D.答案：AD7、现有两动能均为E0＝0.35 MeV的21H在一条直线上相向运动，两个21H发生对撞后能发生核反应，得到32He和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为32He和新粒子的动能．已知21H的质量为2.014 1 u，32He的质量为3.016 0 u，新粒子的质量为1.008 7 u，核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算，结果保留整数)．则下列说法正确的是( )A．核反应方程为21H＋21H→32He＋10nB．核反应前后不满足能量守恒定律C．新粒子的动能约为3 MeVD.32He的动能约为4 MeV解析：由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知21H＋21H→32He＋10n，则新粒子为中子10n，所以A正确．核反应过程中质量亏损，释放能量，亏损的质量转变为能量，仍然满足能量守恒定律，B错误；由题意可知ΔE＝(2.014 1 u×2－3.016 0 u－1.008 7 u)×931 MeV/u ＝3.3 MeV，根据核反应中系统的能量守恒有E kHe＋E kn＝2E0＋ΔE，根据核反应中系统的动量守恒有p He－p n＝0，由E k＝p22m ，可知E kHeE kn＝m nm He，解得E kHe＝m nm n＋m He(2E0＋ΔE)＝1 MeV，E kn＝m Hem n＋m He(2E0＋ΔE)＝3 MeV，所以C正确、D错误．答案：AC二、非选择题1、(2018·南昌模拟)某物理实验小组在探究弹簧的劲度系数k与其原长l0的关系实验中，按示意图所示安装好实验装置，让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐，在弹簧上安装可移动的轻质指针P，实验时的主要步骤：①将指针P移到刻度尺的5 cm处，在弹簧挂钩上挂上200 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；②取下钩码，将指针P移到刻度尺的10 cm处，在弹簧挂钩上挂上250 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；③取下钩码，将指针P移到刻度尺的15 cm处，在弹簧挂钩上挂上50 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；④重复③步骤，在每次重复③时，都将指针P下移5 cm，同时保持挂钩上挂的钩码质量不变．将实验所得数据记录、列表如下：(1)重力加速度g取10 m/s2，在实验步骤③中，弹簧的原长为15 cm时，其劲度系数k ＝________N/m.(2)同一根弹簧的原长越长，弹簧的劲度系数________．(弹簧处在弹性限度内)A．不变 B．越大C．越小解析：(1)挂50 g 钩码时，弹簧的弹力为0.5 N ，根据胡克定律得，k ＝FΔx＝0.5－－2N/m≈30 N /m.(2)对第3、4、5次数据分析，弹簧弹力相等，同一根弹簧，原长越长，形变量越大，根据胡克定律F ＝kx 知，弹簧的劲度系数越小，故选项C 正确．答案：(1)30 (2)C2、(2018·河南中原名校联考)如图甲，在水平桌面上固定着两根相距L ＝20 cm 、相互平行的无电阻轨道P 、Q ，轨道一端固定一根电阻R ＝0.02 Ω的导体棒a ，轨道上横置一根质量m ＝40 g 、电阻可忽略不计的金属棒b ，两棒相距也为L ＝20 cm.该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中．开始时，磁感应强度B 0＝0.1 T ，设棒与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2.(1)若保持磁感应强度B 0的大小不变，从t ＝0时刻开始，给b 棒施加一个水平向右的拉力，使它由静止开始做匀加速直线运动．此拉力F 的大小随时间t 变化关系如图乙所示．求b 棒做匀加速运动的加速度及b 棒与轨道间的滑动摩擦力；(2)若从t ＝0开始，磁感应强度B 随时间t 按图丙中图象所示的规律变化，求在金属捧b 开始运动前，这个装置释放的热量．解析：(1)F 安＝B 0IL① E ＝B 0Lv② I ＝E R ＝B 0LvR ③ v ＝at④ 所以F 安＝B 20L 2a Rt当b 棒匀加速运动时，根据牛顿第二定律有F －F f －F 安＝ma⑤ 联立可得F －F f －B 20L 2aRt ＝ma⑥由图象可得：当t ＝0时，F ＝0.4 N ，当t ＝1 s 时，F ＝0.5 N. 代入⑥式，可解得a ＝5 m/s 2，F f ＝0.2 N.(2)当磁感应强度均匀增大时，闭合电路中有恒定的感应电流I ，以b 棒为研究对象，它受到的安培力逐渐增大，静摩擦力也随之增大，当磁感应强度增大到b 所受安培力F′安与最大静摩擦力F f 相等时开始滑动．感应电动势E′＝ΔB Δt L 2＝0.02 V⑦I′＝E′R＝1 A⑧棒b 将要运动时，有F′安＝B t I′L＝F f ⑨ 所以B t ＝1 T ， 根据B t ＝B 0＋ΔBΔt t⑩得t ＝1.8 s ，回路中产生的焦耳热为Q ＝I′2Rt ＝0.036 J. 答案：(1)5 m/s 20.2 N (2)0.036 J。

高考复习力学实验题一．实验题〔共17小题〕1．〔2021?天津〕某同学利用图1示装置研究小车的匀变速直线运动．①实验中，必要的措施是．．细线必须与长木板平行．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量．平衡小车与长木板间的摩擦力②他实验时将打点机器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的局部计数点如图2所示〔每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出〕s1，s2，s3，s4，s5，，那么小车的加速度a=m/s2〔要求充分利用测量的数据〕，打点计时器在打B点时小车的速度vB=m/s．〔结果均保存两位有效数字〕2．〔2021?高港区校级学业考试〕利用图中所示的装置可以研究自由落体运动，实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会再纸带上打出一系列的小点，〔1〕假设实验时用到的计时器为电磁打点计时器，打点计时器的安装要使两个限位孔在同一〔选填“水平〞或“竖直〞〕线上，以减少摩擦阻力；〔2〕实验过程中，以下说法正确的选项是、接通电源的同时要立刻释放重物B、选取纸带时要选取第1个点与第2个点之间的距离接近4mm且清晰的纸带C、释放重物之前要让重物靠近打点计时器、为了使实验数据更加准确，可取屡次测量结果的平均值〔3〕为了测得重物下落的加速度，还需要的实验仪器是A、天平B、秒表C、米尺．3．〔2021春?涞水县校级月考〕某学生利用“研究匀变速直线运动 〞的实验装置来测量一个质量为 m=50g 的重 锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图1所示． 〔1〕以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白局部：① 实验操作：，释放纸带，让重锤自由落下， ． x ，x ， ② 取下纸带，取其中的一段标出计数点如图 2所示，测出相邻计数点间的距离分别为1 2 x ，x ，x cm ，x ，打点计时器的打点间隔 ，那么重锤运动的加 3 4 5 6第1页〔共8页〕速度计算表达式为a= ，代入数据，可得加速度a=m/s 2〔计算结果保存三位有效数字〕．4．〔2021春?哈尔滨校级期中〕某同学进行 “验证力的平行四边形定那么 “实验，试完成主要步骤： 〔1〕如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点的位置O 点、两弹簧测力计的读数F 1、F 2以及〔2〕用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到 ，记下细绳的方向〔如图丙中 的Oc 〕．如乙图所示，读得弹簧测力计的示数 F= 〔3〕如丙图所示，按选定的标度作出了力的图示，请在图丙中： a ．按同样的标度作出力 F 的图示 b ．按力的平行四边形定那么作出 F 1、F 2的合力F ′ 〔4〕关于该实验考前须知，以下说法中正确的选项是 ．实验中所用的两根细绳越短越好．弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行 C ．每次实验中两个分力间的夹角必须大于 90°．5．〔2021春?衡阳校级期末〕“验证力的平行四边形定那么〞的实验情况如图甲所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和OC 为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图． 〔1〕本实验采用的科学方法是 A ．理想实验法 B ．等效替代法 C ．控制变量法 D ．建立物理模型法 〔2〕某同学用两个弹簧秤将结点拉至某位置，此时该同学记录下了结点 O 的位置及两弹簧秤对应的读数， 他还应该记录下 ． 〔3〕图乙中的 F 是利用平行四边形定那么作出的两个弹簧秤拉力的合力的图示， F ′为用一个弹簧秤将结点拉 至同一点时所用拉力的图示，这两个力中，方向一定沿 AO 方向的是 ．第2页〔共8页〕6．〔2021春?临沂校级期末〕在“探究求合力的方法〞实验中，可以设计不同的方案探究．以下是甲、乙两位同学设计的两个实验方案，1〕甲同学设计的方案如图1，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．①某同学在做该实验时认为：．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，橡皮条方向必须在两细绳夹角的角平分线上D．拉力F1和F2的夹角越大越好其中正确的选项是〔填入相应的字母〕②假设某次测量中两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，那么〔选填“能〞或“不能〞〕用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是：．〔2〕乙同学在家中用三根相同的橡皮筋〔遵循胡克定律〕来探究求合力的方法，如图2所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法．在实验过程中，以下说法正确的选项是．A．实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋C．以OB、OC为两邻边做平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且两者长度相等D．屡次实验中O点不必是同一位置．7．〔2021?广州二模〕用图甲所示装置“探究加速度与力、质量的关系〞．请思考并完成相关内容：〔1〕实验时，为平衡摩擦力，以下操作正确的选项是BA．连着砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动B．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动C．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车缓慢沿木板做直线运动2〕图乙是实验中得到的一条纸带，相邻计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源频率为50Hz，由此可求出小车的加速度a=m/s 2〔计算结果保存三位有效数字〕．第3页〔共8页〕〔3〕一组同学在保持木板水平时，研究小车质量一定的情况下加速度 a 与合外力 F 的关系，得到如图丙中 ①所示的a ﹣F 图线．那么小车运动时受到的摩擦力 f= N ；小车质量M= kg ．假设该小组正确 完成了步骤〔 1〕，得到的 a ﹣F 图线应该是图丙中的 〔填“②〞、“③〞或“④〞〕．8．〔2021秋?天津月考〕在“探究加速度与力、质量的关系〞实验中，某同学使用了如图〔1〕所示的装置，计时器打点频率为50Hz ．〔1〕该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图〔 b 〕所示，自 A 点起，相邻两点间的距离分别为、、、、，那么打E 点时小车的速度为 m /s ，小车的加速度为 m/s 2．〔2〕该同学要探究小车的加速度 a 和质量M 的关系，应该保持 不变；假设该同学要探究加速度 a 和拉力F 的关系，应该保持 定 不变．〔3〕该同学通过数据的处理作出了 a ﹣F 图象，如图〔c 〕所示，那么 ①图中的直线不过原点的原因是 ． ②此图中直线发生弯曲的原因是 ．9．〔2021秋?濮阳月考〕为了探究物体的加速度与质量的关系时，某实验小组的同学设计了如下图的实验装置．装置中有电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码〔总质量用M 表示〕、砂和砂捅〔总质量用m 表示〕、刻度尺等，请答复以下问题：〔1〕为了完本钱实验，以下实验器材中必不可少的是 ． A ．低压直流电源 B ．秒表 C ．天平〔附砝码〕 D ．低压交流电源〔2〕实验误差由偶然误差和系统误差，本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和阻力对实验的影响属于系统误差．为了使实验结果更贴近结论，应尽量地减少摩擦阻力的影响，即按如图的方式将长木板的一端适当垫高，以平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，取下沙桶并将纸带穿过打点计时器，使小车带 动纸带在长木板上做 运动．3〕探究小车的加速度与其质量的关系时，可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量．在完本钱实验时，为了使沙桶的总重力近似地等于小车的牵引力，那么沙桶的总质量与小车的总质量的关系应满足．〔4〕该实验小组的同学在某次测量时，得到了如下图的纸带，其中 0、1、2为相邻的三个计数点，且相邻两计数点的打点频率为 f ，0、1两点间的距离用x 1表示.1、2两点间的距离用 x 2表示，那么该小车加速度的表达式a=m/s 2．如果f=10Hz ，x 1，22〔保存两位 x ，那么加速度的值应为a=m/s小数〕第4页〔共8页〕〔5〕在完成以上操作后，将得到的数据用图象进行处理，那么小车的加速度的倒数 关于小车的质量 M 的函数图象符合实际情况的是．10．〔2021春?锦州期末〕图甲是“研究平抛物体的运动 〞的实验装置图．〔1〕实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线 ．每次让小球从同一位置由静 止释放，是为了每次平抛 ．〔2〕图乙是正确实验取得的数据，其中 O 为抛出点，那么此小球做平抛运动的初速度为m/s ．〔2〕〔3〕在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长 L=5cm ，通过实验，记录了小球在运动途中的三个 位置，如图丙所示，那么该小球做平抛运动的初速度为 m/s ；B 点的竖直分速度为 m/s ；平抛运动的初位置坐标 〔如图丙，以 O 点为原点，水平向右为 X 轴正方向，竖直向下为 Y 轴的正方向， g 取10m/s 2〕．11．〔2021春?衡阳校级期末〕〔1〕“研究平抛物体的运动 〞实验的装置如图 1所示，在实验前应 ．将斜槽的末端切线调成水平．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 C ．小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放D ．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置 O ，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点〔2〕物体做平抛运动的规律可以概括为两点： ①水平方向做匀速直线运动； ②竖直方向做自由落体运动． 为 了研究物体的平抛运动，可做下面的实验：如图 2所示，用小锤打击弹性金属片， A 球水平飞出；同时 B 球被松开，做自由落体运动．两球同时落到地面．把整个装置放在不同高度，重新做此实验，结果两小球 总是同时落地．那么这个实验 A ．只能说明上述规律中的第 ①条 B ．只能说明上述规律中的第 ②条 C ．不能说明上述规律中的任何一条 ．能同时说明上述两条规律．12．〔2021?花溪区校级三模〕为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图 1所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条并起来进行第1次、第2次、第3次实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致，我们把橡皮筋对小车做的 功可记作W 、2W 、3W 对每次打出的纸带进行处理，求出小车每次最后匀速运动时的速度 v ，记录数据如下．请思考并答复以下问题功W0 W2W3W 4W5W6W﹣v/〔m?s 1〕第5页〔共8页〕〔1〕实验中木板略微倾斜，这样做 〔填答案前的字母〕． ．是为了释放小车后，小车能匀加速下滑 ．是为了增大橡皮筋对小车的弹力C ．是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功 ．是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动 〔2〕据以上数据，在坐标纸中作出 W ﹣v 2图象．〔3〕根据图象 2可以做出判断，力对小车所做的功与 ．13．〔2021?蔡甸区校级一模〕 某学习小组用图甲所示的实验装置探究 “动能定理〞．他们在气垫导轨上安装了 一个光电门 B ，滑块上固定一遮光条， 滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连， 传感器下方 悬挂钩码，每次滑块都从 A 处由静止释放．〔1〕某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度 d ，如图乙所示，那么 d = mm ． 〔2〕以下实验要求中不必要的一项为哪一项 〔请填写选项前对应的字母〕 ． ．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 ．应使A 位置与光电门间的距离适当大些 C ．应将气垫导轨调至水平 ．应使细线与气垫导轨平行〔3〕实验时保持滑块的质量 M 和A 、B 间的距离L 不变，改变钩码质量m ，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间 t ，通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是 〔请填写选项前对应的字母〕．A ．作出“t ﹣F 图象〞2 ﹣F 图象〞B ．作出“t2﹣图象〞 C ．作出“t D ．作出“t=3s 图象〞14．〔2021春?菏泽期末〕为探究“恒力做功与物体动能改变的关系〞，采用了如下图实验装置．请答复下列问题：第6页〔共8页〕〔1〕为了减小小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 ．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C ．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动 ．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动2〕假设实验中所用小车的质量为200g ，为了使实验结果尽量精确，在实验室提供的以下四种规格钩码中，应该挑选的钩码是A ．10gB ．20gC ．30gD ．50g〔3〕某实验小组挑选了一个质量为 50g 的钩码，在屡次正确操作实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第n 个点的距离为；打下第n 点时 小车的速度大小为．该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力， 那么拉力对小车做的功为J ，小车动能的增量为J ．〔2，结果保存三位有效数字〕15．〔2021?北京〕利用图1装置做“验证机械能守恒定律〞实验．①为验证机械能是否守恒，需要比拟重物下落过程中任意两点间的 ．A ．动能变化量与势能变化量B ．速度变化量和势能变化量C ．速度变化量和高度变化量②除带夹子的重物、纸带、铁架台〔含铁夹〕 、电磁打点计时器、导线及开关外，在以下器材中，还必须使用的两种器材是A ．交流电源B ．刻度尺C ．天平〔含砝码〕③实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ，测得它们到起始点O 的距离分别为h 、h 、h ．AB C当地重力加速度为 g ，打点计时器打点的周期为T ．设重物的质量为 m ．从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量△E p =，动能变化量△E k =．④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 A ．利用公式v=gt 计算重物速度B ．利用公式v= 计算重物速度C ．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响．没有采用屡次试验去平均值的方法． ⑤根据以下方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O 的距离h ，计算对应计数点的重物速度v ，描绘v 2﹣h 图象，并做如下判断：假设图象是一条过原点的直线，那么重物下落过程中 机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确． 16．〔2021?泉州二模〕某同学用“验证机械能守恒定律 〞的实验装置测定当地重力加速度． 〔1〕接通电源释放重物时，装置如图甲所示，该同学操作中存在明显不当的一处是 ；〔2〕该同学经正确操作后得到如图乙所示的纸带，取连续的六个打点 A 、B 、C 、D 、E 、F 为计数点，测得点A 到B 、C 、D 、E 、F 的距离分别为 h 1、h 2、h 3、h 4、h 5．假设电源的频率为 f ，那么打E 点时重物速度的表达式为v E =；〔v 2〕与距离〔h 〕的关系图线如图丙所示， 〔3〕分别计算出各计数点对应的速度值，并在画出速度的二次方那么测得的重力加速度大小为m/s 2．〔保存3 位有效数字〕第7页〔共8页〕17．〔2021?吉林校级模拟〕用如图甲所示的实验装置，验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打点〔图中未标出〕，计数点间的距离如图乙所示．m1=50g、m2=150g，取2，那么〔结果均保存两位有效数字〕①在纸带上打下记数点5时的速度v==m/s；J；由此可②在0～5过程中系统动能的增量△E J，系统势能的减少量△E=K P 以验证．第8页〔共8页〕。

高考实验专题复习—力学实验(附参考答案)一、考纲分析二、实验分类实验一《研究匀变速直线运动》本实验是力学实验的重点实验，是力学实验的基础，通过熟练掌握打点计时器的使用，为验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律做好必要的知识和方法上的准备。

一、考查重点：（一）打点计时器的使用 （二）毫米刻度尺的使用（三）速度和加速度的求解方法二、注意事项1．交流电源的电压及频率要符合要求．2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸． 3．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．4．先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源． 5．要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T ＝0.02×5 s ＝0.1 s ．6．小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上的点过于密集．7．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰．适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T ．8．测x 时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a 时要注意用逐差法，以减小误差．三、经典讲练【例题】（2010·广东理综）如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带． (1)已知打点计时器电源频率为50 Hz ，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________． (2)ABCD 是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A 、B 两点间距x ＝________；C 点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)．【命题立意】本题主要考查打点计时器、刻度尺的读数、纸带公式、有效数字。

【规范解答】①s fT 02.01==②读A 、B 两点数值：1.00cm 、1.70cm 故：s=1.70cm-1.00cm=0.70cms m s m t BD v v BD c /100.0/102.010.190.022=⨯+===- 【答案】①0.02s ②0.70cm ；0.100m/s四、创新实验【例题】物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时，在托盘中放入适当的砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．(1)下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a ＝________(保留三位有效数字)．(2)回答下列两个问题：①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有______．(填入所选物理量前的字母) A ．木板的长度L B ．木板的质量m 1 C ．滑块的质量m 2D ．托盘和砝码的总质量m 3E ．滑块运动的时间t②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是________．(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________(用被测物理量的字母表示，重力加速度为g )．与真实值相比，测量的动摩擦因数________(填“偏大”或“偏小”)．解析：(1)“逐差法”求解：s 4-s 1=s 5-s 2=s 6-s 3=3aT 2 (3)对整体列牛顿第二定律，m 3g-μm 2g =(m 2+m 3)a答案 (1)0．495 m/s 2～0．497 m/s 2 (2)①CD ②天平 (3)m 3g －(m 2＋m 3)a m 2g偏大五、真题训练1.（2013浙江）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。

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力学实验总复习一、打点计时器系列实验中纸带的处理1．纸带的选取：一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。

在“验证机械能守恒定律"实验中还要求纸带包含第一、二点，并且第一、二两点距离接近2。

0mm.2．根据纸带上点的密集程度选取计数点： 打点计时器每打n 个点取一个计数点，则计数点时间间隔为n 个打点时间间隔,即T =0。

02n （s ）。

一般取n ＝5,此时T =0.1s 。

3．测量计数点间距离： 为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其它各计数点的距离。

如图所示，则由图可得：1s S I =，12s s S II -=，23s s S III -=,34s s S IV -=，45s s S V -=，56s s S VI -=4．判定物体运动的性质： ⑴ 若I S 、II S 、III S 、IVS 、VS 、VIS 基本相等，则可判定物体在实验误差范围内作匀速直线运动。

⑵ 设△s1=II S －I S ，△s2=III S －II S ，△s3=IVS －III S ，△s4=VS －IVS ，△s5=VIS －VS若△s 1、△s 2、△s 3、△s 4、△s 5基本相等,则可判定物体在实验误差范围内作匀变速直线运动。

50 力学三大规律的综合应用[方法点拨] 做好以下几步：①确定研究对象，进行运动分析和受力分析；②分析物理过程，按特点划分阶段；③选用相应规律解决不同阶段的问题，列出规律性方程．1．(2018·广东东莞模拟)如图1所示，某超市两辆相同的手推购物车质量均为m 、相距l 沿直线排列，静置于水平地面上．为节省收纳空间，工人给第一辆车一个瞬间的水平推力使其运动，并与第二辆车相碰，且在极短时间内相互嵌套结为一体，以共同的速度运动了距离l 2，恰好停靠在墙边．若车运动时受到的摩擦力恒为车重的k 倍，忽略空气阻力，重力加速度为g .求：图1(1)购物车碰撞过程中系统损失的机械能；(2)工人给第一辆购物车的水平冲量大小．2．(2017·河北石家庄第二次质检)如图2所示，质量分布均匀、半径为R 的光滑半圆形金属槽，静止在光滑的水平面上，左边紧靠竖直墙壁．一质量为m 的小球从距金属槽上端R 处由静止下落，恰好与金属槽左端相切进入槽内，到达最低点后向右运动从金属槽的右端冲出，小球到达最高点时与金属槽圆弧最低点的距离为74R ，重力加速度为g ，不计空气阻力．求：图2(1)小球第一次到达最低点时对金属槽的压力大小；(2)金属槽的质量．3.(2017·江西上饶一模)如图3所示，可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上，一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动，与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生碰撞，碰撞后B、C的速度相同，B、C的上表面相平且B、C不粘连，A滑上C后恰好能到达C板的右端．已知A、B质量相等，C的质量为A的质量的2倍，木板C长为L，重力加速度为g.求：图3(1)A物体与木板C上表面间的动摩擦因数；(2)当A刚到C的右端时，B、C相距多远？4．(2017·河南六市第一次联考)足够长的倾角为θ的光滑斜面的底端固定一轻弹簧，弹簧的上端连接质量为m、厚度不计的钢板，钢板静止时弹簧的压缩量为x0，如图4所示．一物块从钢板上方距离为3x0的A处沿斜面滑下，与钢板碰撞后立刻与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动．已知物块质量也为m时，它们恰能回到O点，O为弹簧自然伸长时钢板的位置．若物块质量为2m，仍从A处沿斜面滑下，则物块与钢板回到O 点时，还具有向上的速度，已知重力加速度为g，计算结果可以用根式表示，求：图4(1)质量为m的物块与钢板碰撞后瞬间的速度大小v1；(2)碰撞前弹簧的弹性势能；(3)质量为2m的物块沿斜面向上运动到达的最高点离O点的距离．5．(2017·山东泰安一模)如图5所示，质量为m1＝0.5 kg的小物块P置于台面上的A点并与水平弹簧的右端接触(不拴接)，轻弹簧左端固定，且处于原长状态．质量M＝1 kg的长木板静置于水平面上，其上表面与水平台面相平，且紧靠台面右端．木板左端放有一质量m2＝1 kg的小滑块Q.现用水平向左的推力将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内)，撤去推力，此后P沿台面滑到边缘C时速度v0＝10 m/s，与长木板左端的滑块Q相碰，最后物块P 停在AC的正中点，Q停在木板上．已知台面AB部分光滑，P与台面AC间的动摩擦因数μ1＝0.1，AC间距离L＝4 m．Q与木板上表面间的动摩擦因数μ2＝0.4，木板下表面与水平面间的动摩擦因数μ3＝0.1(g取10 m/s2)，求：图5(1)撤去推力时弹簧的弹性势能；(2)长木板运动中的最大速度；(3)长木板的最小长度．6．(2018·河北邢台质检)如图6所示，某时刻质量为m1＝50 kg的人站在m2＝10 kg的小车上，推着m3＝40 kg的铁箱一起以速度v0＝2 m/s在水平地面沿直线运动到A点时，该人迅速将铁箱推出，推出后人和车刚好停在A点，铁箱则向右运动到距A点s＝0.25 m的竖直墙壁时与之发生碰撞而被弹回，弹回时的速度大小是碰撞前的二分之一，当铁箱回到A点时被人接住，人、小车和铁箱一起向左运动，已知小车、铁箱受到的摩擦力均为地面压力的0.2倍，重力加速度g＝10 m/s2，求：图6(1)人推出铁箱时对铁箱所做的功；(2)人、小车和铁箱停止运动时距A点的距离．答案精析1．(1)mkgl (2)m 6gkl解析 (1)设第一辆车碰前瞬间的速度为v 1，与第二辆车碰后的共同速度为v 2.由动量守恒定律有mv 1＝2mv 2由动能定理有－2kmg ·l 2＝0－12(2m )v 22 则碰撞中系统损失的机械能ΔE ＝12mv 12－12(2m )v 22 联立以上各式解得ΔE ＝mkgl(2)设第一辆车推出时的速度为v 0由动能定理有－kmgl ＝12mv 12－12mv 02 I ＝mv 0联立解得I ＝m 6gkl2．(1)5mg (2)(33＋833)m 31解析 (1)小球从静止到第一次到达最低点的过程，根据机械能守恒定律有：mg ·2R ＝12mv 02小球刚到最低点时，根据圆周运动规律和牛顿第二定律有： F N －mg ＝m v 02R据牛顿第三定律可知小球对金属槽的压力为：F N ′＝F N联立解得：F N ′＝5mg(2)小球第一次到达最低点至小球到达最高点过程，小球和金属槽水平方向动量守恒，选取向右为正方向，则：mv 0＝(m ＋M )v设小球到达最高点时与金属槽圆弧最低点的高度为h .则有R 2＋h 2＝(74R )2 根据能量守恒定律有：mgh ＝12mv 02－12(m ＋M )v 2 联立解得M ＝(33＋833)m 31.3．(1)4v 0227gL (2)L 3解析 (1)设A 、B 的质量为m ，则C 的质量为2m .B 、C 碰撞过程中动量守恒，令B 、C 碰后的共同速度为v 1，以B 的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv 0＝3mv 1 解得：v 1＝v 03 B 、C 共速后A 以v 0的速度滑上C ，A 滑上C 后，B 、C 脱离，A 、C 相互作用过程中动量守恒，设最终A 、C 的共同速度v 2，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv 0＋2mv 1＝3mv 2解得：v 2＝5v 09在A 、C 相互作用过程中，根据能量守恒定律得：F f L ＝12mv 02＋12×2mv 12－12×3mv 22又F f ＝μmg解得：μ＝4v 0227gL(2)A 在C 上滑动时，C 的加速度a ＝μmg 2m ＝2v 0227L A 从滑上C 到与C 共速经历的时间：t ＝v 2－v 1a ＝3L v 0B 运动的位移：x B ＝v 1t ＝LC 运动的位移x C ＝(v 1＋v 2)t 2＝4L 3B 、C 相距：x ＝x C －x B ＝L 34．(1)6gx 0sin θ2 (2)12mgx 0sin θ (3)x 02解析 (1)设物块与钢板碰撞前速度为v 0，3mgx 0sin θ＝12mv 02 解得v 0＝6gx 0sin θ设物块与钢板碰撞后一起运动的速度为v 1，以沿斜面向下为正方向，由动量守恒定律得 mv 0＝2mv 1解得v 1＝6gx 0sin θ2(2)设碰撞前弹簧的弹性势能为E p ，当它们一起回到O 点时，弹簧无形变，弹性势能为零，根据机械能守恒定律得E p ＋12(2m )v 12＝2mgx 0sin θ解得E p ＝12mgx 0sin θ (3)设v 2表示质量为2m 的物块与钢板碰后开始一起向下运动的速度，以沿斜面向下为正方向，由动量守恒定律得2mv 0＝3mv 2它们回到O 点时，弹性势能为零，但它们仍继续向上运动，设此时速度为v ，由机械能守恒定律得 E p ＋12(3m )v 22＝3mgx 0sin θ＋12(3m )v 2在O 点物块与钢板分离，分离后，物块以速度v 继续沿斜面上升，设运动到达的最高点离O 点的距离为l ，有 v 2＝2al2mg sin θ＝2ma解得l ＝x 025．(1)27 J (2)2 m/s (3)3 m解析 (1)小物块P 由B 到C 的过程： W 弹－μ1m 1gL ＝12m 1v 02－0解得W 弹＝27 J E p ＝W 弹＝27 J即撤去推力时弹簧的弹性势能为27 J.(2)小物块P 和滑块Q 碰撞过程动量守恒，以v 0的方向为正方向m 1v 0＝－m 1v P ＋m 2v Q小物块P 从碰撞后到静止－12μ1m 1gL ＝0－12m 1v P 2 解得v Q ＝6 m/sQ 在长木板上滑动过程中：对Q ：－μ2m 2g ＝m 2a 1对木板：μ2m 2g －μ3(M ＋m 2)g ＝Ma 2解得a 1＝－4 m/s 2，a 2＝2 m/s 2当滑块Q 和木板速度相等时，木板速度最大，设速度为v ，滑行时间为t . 对Q ：v ＝v Q ＋a 1t对木板：v ＝a 2t解得t ＝1 sv ＝2 m/s长木板运动中的最大速度为2 m/s(3)在Q 和木板相对滑动过程中Q 的位移：x Q ＝12(v Q ＋v )·t木板的位移：x 板＝12(0＋v )·t 木板的最小长度：L ＝x Q －x 板解得L ＝3 m6．(1)420 J (2)0.2 m解析 (1)人推铁箱过程，以v 0的方向为正方向，由动量守恒定律得： (m 1＋m 2＋m 3)v 0＝m 3v 1解得v 1＝5 m/s人推出铁箱时对铁箱所做的功为： W ＝12m 3v 12－12m 3v 02＝420 J(2)设铁箱与墙壁相碰前的速度为v 2，箱子再次滑到A 点时速度为v 3，根据动能定理得：从A 到墙：－0.2m 3gs ＝12m 3v 22－12m 3v 12 解得v 2＝2 6 m/s从墙到A ：－0.2m 3gs ＝12m 3v 32－12m 3(12v 2)2 解得v 3＝ 5 m/s设人、小车与铁箱一起向左运动的速度为v 4，以向左方向为正方向，根据动量守恒定律得：m 3v 3＝(m 1＋m 2＋m 3)v 4解得v 4＝255m/s 根据动能定理得：－0.2(m 1＋m 2＋m 3)gx ＝0－12(m 1＋m 2＋m 3)v 42 解得x ＝0.2 m。

四川高考物理题及解析第一卷 （选择题 共42分）共7题，每题6分。

每题给出的四个选项中，有的只有一个选项、有的有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不且的得3分，有选错的得0分。

1．下列关于电磁波说法，正确的是 A ．电磁波只能在真空中传播 B ．电场随时间变化时一定产生电磁波 C ．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波 D ．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在2．用220V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，示，则A.变压器输入功率约为3.9WB.输出电压的最大值是110VC.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2D.负载电流的函数表达式A t i )2100sin(05.0ππ+=3．光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播形式可知 A ．折射现象的出现表明光是纵波 B ．光总会分为反射光和折射光C ．折射光与入射光的传播方向总是不同的D ．发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同4．太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Glicsc581”运行的行星“Gl-581c ”却很值得我们期待。

该行星的温度在0℃到40℃之间，质量是地球的6倍，直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日。

“Glicsc581”的质量是太阳质量的0.31倍。

设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则 A ．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同 B ．如果人到了该行星，其体重是地球上的322倍 C ．该行星与“Glicsc581”的距离是日地距离的36513倍D ．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短5．图1是一列简谐横波在t=1.25s 时的波形图，已知C 位置的质点比a 位置的晚0.5s 起振。

则图2所示振动图像对应的质点可能位于 A ．b x a << B ．c x b << C ．d x c << D ．e x d <<6．甲、乙两物体在t=0时刻经过同一位置沿轴运动，其v-t 图像如图所示。

答案：(1)从右向左 (2)0.19 0.037
3. (2016·全国卷Ⅰ)某同学用图(a)所示的 实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计 时器的电源为交流电源，可以使用的频率有 20Hz、30Hz 和 40Hz.打出纸带的一部分 如图(b)所示．
该同学在实验中没有记录交流电的频率 f，需要用实 验数据和其他题给条件进行推算．
解析：(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻 力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔相同)的 位置间的距离逐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌 面上是从右向左运动的．
(2)滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小水滴，其滴水 的时间间隔为 T＝4360－s1＝23s.根据匀变速直线运动的规 律，可得小车运动到题图(b)中的 A 点位置时的速度大小 为 vA＝0.1172＋T0.133m/s≈0.19 m/s.由 Δx＝aT2和逐差法可 得，小车运动的加速度大小为 a＝ （0.150－0.117）4＋T2（0.133－0.100）(m/s2)≈0.037 m/s2.
(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用 f 和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出 B 点时，重物下落的速度大小为_____，打出 C 点时重物下 落的速度大小为______，重物下落的加速度大小为_____．
图(b) (2)已测得 s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm； 当地重力加速度大小为 9.80 m/s2，实验中重物受到的平 均阻力大小约为重力的 1%.由此推算出 f 为________Hz. 解析：(1)利用做匀变速直线运动的质点在一段时间
(2)要标明坐标轴对应的物理量、单位，在坐标轴上 每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值．

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2019年高考物理试题分类汇编—-力学实验1、(2019年全国卷Ⅰ）23．某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图.长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上.在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间，实验步骤如下：①用游标卡尺测测最滑块的挡光长度d,用天平测量滑块的质量m；②用直尺测量A、B之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到水平桌面的垂直距离h2；③将滑块从A点静止释放．由光电计时器读出滑块的挡光时间t；④重复步骤③ 数次，井求挡光时间的平均值t⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cosα；⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤做出f一cosα关系曲线。

（1）用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为g)①斜面倾角的余弦cosα＝；②滑块通过光电门时的速度v ＝；③滑块运动时的加速度a＝；④滑块运动时所受到的摩擦阻力f＝；（2）测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示，读得d＝。

答案（1）①2212()coss h hα--=②dt③222dast=④21222h h dmg ms st--（2）3。

62cm h1h2 ABs游标尺主尺cm3 4 50 5 10【解析】（1)物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动，受重力、支持力、滑动摩擦力,如图所示① 根据三角形关系可得到cos α=②根据x d v t t== ③根据运动学公式22v x a =，有22v s a=，即有222d a st =④根据牛顿第二定律sin mg f ma θ-=,则有21222h h d f mg m s st -=-. (2） 在游标卡尺中,主尺上是3.6cm ，在游标尺上恰好是第2条刻度线与主尺对齐，再考虑到卡尺是10分度，所以读数为3.6cm+0。

牛顿运动定律(二)李仕才1.(2017·镇海中学期末)有一种大型游戏机叫“跳楼机”，如图1，参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m 高处，然后由静止释放．可以认为座椅沿轨道做自由落体运动，2 s 后，开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动，且下落到离地面4 m 高处时速度刚好减小到零．然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落，将游客送回地面．则：(取g ＝10 m/s 2)图1(1)座椅在匀减速阶段的时间是多少？(2)在匀减速阶段，座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍？ 答案 (1)1.6 s (2)2.25倍解析 (1)设座椅在自由下落结束时刻的速度为v ， 由v ＝gt 1，得v ＝20 m/s自由下落的位移h ′＝12gt 12＝20 m设座椅匀减速运动的位移为h ，则h ＝(40－4－20)m ＝16 m 由h ＝v2t 得，t ＝1.6 s.(2)设座椅在匀减速阶段的加速度大小为a ，座椅对游客的作用力大小为F ，由v ＝at 得，a ＝12.5 m/s 2由牛顿第二定律得F －mg ＝ma 所以Fmg＝2.25.2．(2018·嘉兴市模拟)滑沙运动时，滑沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对滑沙板的动摩擦因数．假设滑沙者的速度超过8 m/s 时，滑沙板与沙地间的动摩擦因数就会由μ1＝0.5变成μ2＝0.25，如图2，一滑沙者从倾角θ＝37°的坡顶A 处由静止开始下滑，滑至坡底B (B 处为一平滑小圆弧)后又滑上一段水平地面，最后停在C 处，简化图如图1所示．已知滑沙板与水平地面间的动摩擦因数恒为μ3＝0.4，AB 坡长L ＝20.5 m ，si n 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2，不计空气阻力，求滑沙者：图2(1)到B 处时的速度大小； (2)在水平地面上运动的最大距离； (3)在AB 段下滑与在BC 段滑动的时间之比． 答案 (1)10 m/s (2)12.5 m (3)9∶5解析 (1)滑沙者在斜坡上刚开始速度较小，设经过t 1时间下滑速度达到8 m/s ， 根据牛顿第二定律：ma 1＝mg sin θ－μ1mg cos θ， 解得a 1＝2 m/s 2所以t 1＝v a 1＝4 s下滑的距离为x 1＝12a 1t 12＝16 m接下来下滑时的加速度a 2＝g sin θ－μ2g cos θ＝4 m/s 2所以下滑到B 点时，由运动学公式有v B 2－v 2＝2a 2(L －x 1) 解得v B ＝10 m/s.(2)滑沙者在水平地面上减速的加速度大小a 3＝μ3g ＝4 m/s 2所以能滑行的最远距离x 2＝v B22a 3＝12.5 m.(3)根据以上计算，速度从8 m/s 增加到10 m/s 时所用时间t 2＝v B －va 2＝0.5 s 在AB 段滑行的总时间t ＝t 1＋t 2＝4.5 s 在BC 段减速时间t ′＝v B a 3＝2.5 s 所用时间之比t t ′＝95. 3．(2015·浙江10月学考·19)如图3甲所示，饲养员对着长l ＝1.0 m 的水平细长管的一端吹气，将位于吹气端口的质量m ＝0.02 kg 的注射器射到动物身上．注射器飞离长管末端的速度大小v ＝20 m/s ，可视为质点的注射器在长管内做匀变速直线运动，离开长管后做平抛运动，如图乙所示．(g ＝10 m/s 2)图3(1)求注射器在长管内运动时的加速度大小； (2)求注射器在长管内运动时受到的合力大小；(3)若动物与长管末端的水平距离x ＝4.0 m ，求注射器下降的高度h . 答案 (1)2.0×102m/s 2(2)4 N (3)0.2 m 解析 (1)由匀变速直线运动规律v 2－0＝2al ，得a ＝v 22l＝2.0×102 m/s 2.(2)由牛顿第二定律F ＝ma 得F ＝4 N.(3)由平抛运动规律x ＝vt 得t ＝x v ＝0.2 s ，由h ＝12gt 2得h ＝0.2 m.4．(2017·嘉兴市期末)滑沙是国内新兴的一种旅游项目，如图4甲所示，游客坐在滑沙板上，随板一起下滑．若将该过程简化成如图乙所示模型，物体从斜面上的A 点由静止下滑，经过B 点后进入水平面(设经过B 点前后速度大小不变)，最后停在C 点．若整个运动过程中每隔2s 记录一次物体的速度，部分数据记录如下表所示，g 取10 m/s 2.求：图4(1)物体在斜面AB 上的加速度大小； (2)物体与水平沙面间的动摩擦因数；(3)AB 的长度．答案 (1)2 m/s 2(2)0.4 (3)121 m 解析 (1)根据表中数据， 可得a 1＝Δv Δt ＝42m/s 2＝2 m/s 2.(2)根据表中数据，可得减速阶段加速度大小为：a 2＝Δv Δt ＝82m/s 2＝4 m/s 2根据μmg ＝ma 2 解得μ＝0.4.(3)设从A 到B 所用时间为t ，对于第12 s 有：a 1t －a 2(12－t )＝v代入数据可得t ＝11 s到达B 点的速度为v B ＝a 1t ＝22 m/sA 、B 间的距离为x ＝v B2t ＝121 m.5．植保无人机开始运用到农业生产当中，极大地提高了我国农业的现代化水平．现利用植保无人机对农作物喷洒农药，如图5所示，已知某品牌无人机空载重量为15 kg ，标准载药量 7 kg ，无人机满载药量后从地面竖直升空，先加速到3 m/s 后减速，最后悬停在距地面3 m 的高度，若无人机升空受到的阻力大小恒为14 N ，加速、减速阶段看成匀变速直线运动，且加速度大小相等．(g 取10 m/s 2)图5(1)求上升过程中无人机的升力分别为多少？(2)悬停后无人机水平喷洒农药，经2 s 匀加速到3 m/s ，然后匀速运动，已知喷洒药物宽度 4～8 m ，则飞行1分钟喷洒的农作物最大面积是多少？ 答案 (1)300 N 168 N (2)1 416 m 2解析 (1)设加速度大小为a ，最大速度为v ，v 22a×2＝h得a ＝3 m/s 2加速上升过程由牛顿第二定律得F1－mg－F f＝ma解得F1＝300 N减速上升过程由牛顿第二定律有mg＋F f－F2＝ma解得F2＝168 N(2)1分钟发生的位移为x＝12vt＋v(60－t)＝177 m所以最大面积S＝xd＝1 416 m26.(2017·浙江名校协作体联考)哈利法塔是目前世界上最高的建筑，如图6所示．游客乘坐世界最快观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需45秒，运行的最大速度为18 m/s.在观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景，可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底，颇为壮观．一位游客用便携式拉力传感器测得在加速阶段质量为0.5 kg的物体受到的竖直向上的拉力为5.45 N，若电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g取10 m/s2)．图6(1)求电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间；(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等，求观景台的高度；(3)若电梯设计安装有辅助牵引系统，电梯出现故障、绳索牵引力突然消失，电梯从观景台处自由下落，为防止电梯落地引发人员伤亡，电梯启动辅助牵引装置使其减速，牵引力为重力的3倍，下落过程所有阻力不计，则电梯自由下落最长多少时间必须启动辅助牵引装置？答案(1)0.9 m/s220 s (2)450 m (3)215 s解析(1)设加速阶段的加速度大小为a，由牛顿第二定律得F－mg＝ma解得a＝0.9 m/s2由v＝v0＋at解得t ＝20 s(2)匀加速阶段的位移x 1＝12at 2＝180 m匀速阶段的位移x 2＝v (45－2t )＝90 m 匀减速阶段的位移x 3＝x 1＝180 m 观景台的高度h ＝x 1＋x 2＋x 3＝450 m(3)所谓电梯自由下落最长时间，即启动辅助牵引装置后，电梯运行到地面时速度刚好为0，自由下落时的加速度大小a 1＝g 启动辅助牵引装置后的加速度大小a 2＝F －mgm＝2g ，方向竖直向上． 则v m 22a 1＋v m 22a 2＝h解得v m ＝2015 m/s ，t m ＝v mg＝215 s.。

物理必修资料总结：(附参考答案)一、力学：★1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）；★2、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。

★3、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。

同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

4、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。

5、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。

★6、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律；★7、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量；二、相对论：8、(a)、1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：①相对性原理——不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；②光速不变原理——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c不变。

=。

E mc(b)、爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论——质能方程式：29、狭义相对论时空观和经典（牛顿）时空观的区别经典（牛顿）时空观：(1)空间是绝对静止不动的(即绝对空间)，时间是绝对不变的(即绝对时间)。

(2)空间和时间跟任何外界物质的存在及其运动情况无关。

(3)空间是三维空间，时间是一维的，空间和时间彼此独立。

高考物理知识点精要(附参考答案)一、力物体的平衡1.力是物体对物体的作用，是物体发生形变和改变物体的运动状态（即产生加速度）的原因. 力是矢量。

2.重力（1）重力是由于地球对物体的吸引而产生的.［注意］重力是由于地球的吸引而产生，但不能说重力就是地球的吸引力，重力是万有引力的一个分力.但在地球表面附近，可以认为重力近似等于万有引力（2）重力的大小:地球表面G=mg，离地面高h处G/=mg/，其中g/=[R/（R+h）]2g（3）重力的方向:竖直向下（不一定指向地心）。

（4）重心:物体的各部分所受重力合力的作用点，物体的重心不一定在物体上.3.弹力（1）产生原因:由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的.（2）产生条件:①直接接触;②有弹性形变.（3）弹力的方向:与物体形变的方向相反，弹力的受力物体是引起形变的物体，施力物体是发生形变的物体.在点面接触的情况下，垂直于面;在两个曲面接触（相当于点接触）的情况下，垂直于过接触点的公切面.①绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向，且一根轻绳上的张力大小处处相等.②轻杆既可产生压力，又可产生拉力，且方向不一定沿杆.（4）弹力的大小:一般情况下应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求解.弹簧弹力可由胡克定律来求解.★胡克定律:在弹性限度内，弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比，即F=kx.k为弹簧的劲度系数，它只与弹簧本身因素有关，单位是N/m.4.摩擦力（1）产生的条件:①相互接触的物体间存在压力;③接触面不光滑;③接触的物体之间有相对运动（滑动摩擦力）或相对运动的趋势（静摩擦力），这三点缺一不可.（2）摩擦力的方向:沿接触面切线方向，与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，与物体运动的方向可以相同也可以相反.（3）判断静摩擦力方向的方法:①假设法:首先假设两物体接触面光滑，这时若两物体不发生相对运动，则说明它们原来没有相对运动趋势，也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动，则说明它们原来有相对运动趋势，并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.②平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向.（4）大小:先判明是何种摩擦力，然后再根据各自的规律去分析求解.①滑动摩擦力大小:利用公式f=μF N进行计算，其中F N是物体的正压力，不一定等于物体的重力，甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求解.②静摩擦力大小:静摩擦力大小可在0与f max 之间变化，一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.5.物体的受力分析（1）确定所研究的物体，分析周围物体对它产生的作用，不要分析该物体施于其他物体上的力，也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上. （2）按“性质力”的顺序分析.即按重力、弹力、摩擦力、其他力顺序分析，不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析.（3）如果有一个力的方向难以确定，可用假设法分析.先假设此力不存在，想像所研究的物体会发生怎样的运动，然后审查这个力应在什么方向，对象才能满足给定的运动状态.6.力的合成与分解（1）合力与分力:如果一个力作用在物体上，它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力.（2）力合成与分解的根本方法:平行四边形定则.（3）力的合成:求几个已知力的合力，叫做力的合成.共点的两个力（F 1 和F 2 ）合力大小F的取值范围为:|F 1 -F 2 |≤F≤F 1 +F 2 . （4）力的分解:求一个已知力的分力，叫做力的分解（力的分解与力的合成互为逆运算）.在实际问题中，通常将已知力按力产生的实际作用效果分解;为方便某些问题的研究，在很多问题中都采用正交分解法.7.共点力的平衡（1）共点力:作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力.（2）平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态，是加速度等于零的状态.（3）★共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零，即∑F=0，若采用正交分解法求解平衡问题，则平衡条件应为:∑F x =0，∑F y =0.（4）解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等等.二、直线运动1.机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动，它包括平动，转动和振动等运动形式.为了研究物体的运动需要选定参照物（即假定为不动的物体），对同一个物体的运动，所选择的参照物不同，对它的运动的描述就会不同，通常以地球为参照物来研究物体的运动.2.质点:用来代替物体的只有质量没有形状和大小的点，它是一个理想化的物理模型.仅凭物体的大小不能做视为质点的依据。