高中物理力学实验试题

2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：

$\left(i\right)$如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为 $53°$，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺（图中未画出）。

$\left(\mathit{ii}\right)$调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离 $L$与运动时间 $t$的数据。

$\left(\mathit{iii}\right)$该同学选取部分实验数据，画出了 $\frac{2L}{t}-t$图象，利用图象数据得到小物块下滑的加速度大小为 $5.6m/s^2$。

$\left(\mathit{iv}\right)$再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。

回答以下问题：

（1）当木板的倾角为 $37°$时，所绘图象如图乙所示。由图象可得，物块过测量参考点时速度的大小为　　 $m/s$；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的 $A$、 $B$两点，利用 $A$、 $B$两点数据得到小物块下滑加速度的大小为　　 $m/s^2$（结果均保留2位有效数字）。

（2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为　　 $m/s^2$．（结果保留2位有效数字， $\sin 37°=0.60$， $\cos 37°=0.80)$

某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为 $0.02s$，从图（b）给出的数据中可以得到，打出 $B$点时小车的速度大小 $v_B=$　　 $m/s$，打出 $P$点时小车的速度大小 $v_P=$　　 $m/s$。（结果均保留2位小数）若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为　　。

某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括 ：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为 $d$的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。

实验步骤如下：

（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间　　时，可认为气垫导轨水平；

（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量 $m_1$、滑块（含遮光片）的质量 $m_2$；

（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过 $A$、 $B$两处的光电门的遮光时间△ $t_1$、△ $t_2$及遮光片从 $A$运动到 $B$所用的时间 $t_{12}$；

（5）在遮光片随滑块从 $A$运动到 $B$的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小 $I=$　　，滑块动量改变量的大小△ $p=$　　；（用题中给出的物理量及重力加速度 $g$表示）

（6）某一次测量得到的一组数据为： $d=1.000\mathit{cm}$， $m_1=1.50\times {10}^{-2}\mathit{kg}$， $m_2=0.400\mathit{kg}$，△ $t_1=3.900\times {10}^{-2}s$，△ $t_2=1.270\times {10}^{-2}s$， $t_{12}=1.50s$，取 $g=9.80m/s^2$．计算可得 $I=$　　 $N\cdot s$，△ $p=$　　 $\mathit{kg}\cdot m\cdot s^{-1}$；（结果均保留3位有效数字）

（7）定义△ $=\left|\frac{I-△p}{I}\right|\times 100\%$，本次实验△ $=$　　 $\%$（保留1位有效数字）。

疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。

（1）家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是　　。

（2）下列主要操作步骤的正确顺序是　　。（填写各步骤前的序号）

①把刻度尺竖直固定在墙上

②捏住小球，从刻度尺旁静止释放

③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置

④打开手机摄像功能，开始摄像

$\left(3\right)$停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 $\frac{1}{6}s$，刻度尺的分度值是 $1\mathit{mm}$，由此测得重力加速度为　　 $m/s^2$。

（4）在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，　　（选填“仍能”或“不能” $)$用（3）问中的方法测出重力加速度。

如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲无打滑转动．甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r_甲∶r_乙＝2∶1，两圆盘和小物体m₁、m₂之间的动摩擦因数相同，m₁距O点为2r，m₂距O′点为r，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时（ ）．

A．与圆盘相对滑动前m1与m2的角速度之比ω1∶ω2＝2∶1

B．与圆盘相对滑动前m1与m2的向心加速度之比a1∶a2＝1∶2

C．随转速慢慢增加，m1先开始滑动

D．随转速慢慢增加，m2先开始滑动

如图所示，长为L的轻杆一端固定质量为m的小球，另一端固定在转轴O，现使小球在竖直平面内做圆周运动，P为圆周的最高点，若小球通过圆周最低点时的速度大小为，忽略摩擦阻力和空气阻力，则以下判断正确的是（ ）．

A．小球不能到达P点

B．小球到达P点时的速度大于

C．小球能到达P点，且在P点受到轻杆向上的弹力

D．小球能到达P点，且在P点受到轻杆向下的弹力

如图，将两根劲度系数均为k、原长均为L的轻弹簧，一端固定于水平天花板上相距为2L的两点，另一端共同连接一质量为m的物体，平衡时弹簧与竖直方向的夹角为37°。若将物体的质量变为M，平衡时弹簧与竖直方向的夹角为53°（sin37°＝0.6，cos 37°＝0.8），M:m等于（    ）

A． 9:32

B．9:16

C．3:8

D．3:4

一杂技演员骑摩托车沿一竖直圆形轨道做特技表演，如图所示．A、C两点分别是轨道的最低点和最高点，B、D分别为两侧的端点， 若运动中速率保持不变，人与车的总质量为m，设演员在轨道内逆时针运动．下列说法正确的是（ ）

A．人和车的向心加速度大小不变
B．摩托车通过最低点A时，轨道受到的压力可能等于mg
C．由D点到A点的过程中，人始终处于超重状态
D．摩托车通过A、C两点时，轨道受到的压力完全相同

汽车在水平地面上沿半径为R的圆弧运动，已知速率为v时汽车刚好不向外滑出，则当速率增大到2v时为了不向外滑出
A.圆半径应增大到4R以上
B.圆半径应减小到以下
C车重应增加到原来的4倍以上
D.车轮与地面间的动摩擦因数应增大到原来的4倍以上

如图所示，物体M用两根长度相等不可伸长的线系在竖直杆上，它们随竖直杆转动，当转动角速度变化时，各力变化的情况为

A．ω只有超过某一数值时，绳AM的张力才出现

B．绳BM的张力随ω的增大而增大

C．不论ω如何变化，绳BM的张力总大于AM的张力

D．当ω增大到某个值，总会出现AM的张力大于BM的张力的情况

如图所示.横截面为直角三角形的斜劈A.底面靠在粗糙的竖直墙面上.力F通过球心水平作用在光滑球B上.系统处于静止状态.当力F增大时.系统还保持静止.则下列说法正确的是

A.A所受合外力增大
B.A对竖直墙壁的压力增大
C.墙面对A的摩擦力可能变为零
D.B对地面的的压力保持不变

三个重量均为20N的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为100N/m的相同轻弹簧p、q用细线连接如图，其中a放在光滑水平桌面上。开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止。现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止。该过程p弹簧的左端向左移动的距离是（轻弹簧和细线的重量都忽略不计）

A．80cm

B．100cm

C．60cm

D．40cm

摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车，如图所示．当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜，抵消离心力的作用．行走在直线上时，车厢又恢复原状，就像玩具“不倒翁”一样．假设有一超高速列车在水平面内行驶，以360km/h的速度拐弯，拐弯半径为1km，则质量为50kg的乘客，在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为（g取10m/s²）（ ）

A．500N

B．N

C．1000N

D．0

如图所示，一个楔形物体固定在水平面上，物体沿其光滑表面自由下滑，则物体（  ）

A．受到两个力作用：重力、物体对斜面的压力

B．受到两个力作用：重力、斜面对物体的支持力

C．受到三个力作用：重力、下滑力、斜面对物体的支持力

D．受到的合力一定不为零

关于速度、速度改变量、加速度，正确的说法是（ ）

A．物体运动的速度改变量很大，它的加速度一定很大

B．速度很大的物体，其加速度可以很小，可以为零

C．某时刻物体的速度为零，其加速度不可能为零

D．加速度很大时，运动物体的速度一定很大