2020高考物理复习 专题12力学实验(解析版)

专题12 力学实验

1．（2020届安徽省宣城市高三第二次调研）用如图甲所示的装置验证动量守恒定律，小车P 的前端粘有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车P ，使之运动，与静止的小车Q 相碰粘在一起，继续运动。

(1)实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得各点到起点A 的距离。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上____________段来计算小车P 的碰前速度。

(2)测得小车P （含橡皮泥）的质量为1m ，小车Q （含橡皮泥）的质量为2m ，如果实验数据满足关系式______________，则可验证小车P 、Q 碰撞前后动量守恒。

(3)如果在测量小车P 的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰前的动量1P 与系统碰后的动量2P 相比，

则1

2

P P _____1（填“＜”、“＞”或“=”） 【答案】BC ()4321

11223

s s s s m m m --=+⨯ 小于 【解析】

(1)[1]．两小车碰撞前做匀速直线运动，在相等时间内小车位移相等，由图示纸带可知，应选择纸带上的BC 段求出小车P 碰撞前的速度。

(2)[2]．设打点计时器打点时间间隔为T ，由图示纸带可知，碰撞前小车的速度

21

4s s v T

-=

碰撞后小车的速度

43

6s s v T

-'=

如果碰撞前后系统动量守恒，则 m 1v=（m 1+m 2）v ′ 即4321

1

1246s s s s m m m T T

--=+（） 整理得()4321

1

1223

s s s s m m m --=+⨯ (3)[3]．在测量小车P 的质量时，忘记粘橡皮泥，小车P 质量的测量值小于真实值，由P=mv 可知，

所测系统碰前的动量小于碰撞后系统的动量，即1

2

1P P <。 2．（2020届东北三省四市教研联合体高三模拟）某同学设计了验证动量守恒定律的实验。所用器材：固定有光电门的长木板、数字计时器、一端带有遮光片的滑块A （总质量为M ）、粘有橡皮泥的滑块B （总质量为m ）等。将长木板水平放置，遮光片宽度为d （d 很小），重力加速度为g ，用相应的已知物理量符号回答下列问题：

(1)如图（a ）所示，使A 具有某一初速度，记录下遮光片经过光电门的时间t 和A 停止滑动时遮光片与光电门的距离L ，则A 经过光电门时的速度可表示为v=___；A 与木板间的动摩擦因数μ=____； (2)如图（b ）所示，仍使A 具有某一初速度，并与静止在正前方的B 发生碰撞（碰撞时间极短），撞后粘在一起继续滑行。该同学记录了遮光片经过光电门的时间t 0，A 、B 撞前B 左端距光电门的距离s 1，以及A 、B 撞后它们一起滑行的距离s 2，若A 、B 材料相同，它们与木板间的动摩擦因数用字母μ表示，如需验证A 、B 系统碰撞时满足动量守恒定律，只需验证_______________成立即可。

【答案】d

v t = 222d t gL μ= (M M m =+ 【解析】

(1)[1]由于遮光片通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度，故

d

v t

=

[2]由匀变速直线运动速度位移公式得22

02ax v v =-，即有

2

220d gL t μ-=-

解得2

2

2d gLt μ=

(2)[3]A 经过光电门的速度为

A d v t =

由匀变速直线运动速度位移公式有

2

'2120

2A

d gs v t μ-=-

A 与

B 碰撞前的速度为

'A

v =同理可得碰撞后AB 的速度为

2

220AB gs v μ-=-

即AB v =

若A 、B 系统碰撞时满足动量守恒定律

'()A AB Mv m M v =+

即(M m =+ 3．（2020届福建泉州市普通高中高三第一次质量检测）某同学在验证机械能守恒定律的实验中，设计

了如图甲所示的拓展实验装置，其中a 、b 、c 是三个质量均为500g 的重物，它们挂在跨过定滑轮的一条轻绳上三个适当位置，c 的下方拖着一条穿过打点计时器的纸带。实验时，先把c 移到靠近打点计时器的地方，并测出此时a 离地面的高度为25.00cm ，接着接通电源，释放c ，得到如图乙所示的纸带，电源频率为50Hz ，其中相邻两计数点间还有4个点未画出，重力加速度为9.8m/s 2：

(1)由图乙可知，a 落地后，c 做___________运动；

(2)从开始下落到a 将要落地的过程中，a 、b 、c 系统减少的重力势能为_____J ，增加的动能为_____J （结果均保留3位有效数字），在实验误差允许的范围内，机械能守恒定律得到验证。 【答案】匀速直线 1. 23 1. 17. 【解析】

(1)[1]由图乙可知AB 、BC 、CD 间的距离相等，且运动时间相同，故AD 段c 做匀速直线； (2)[2]从开始下落到a 将要落地的过程中，a 、b 、c 系统减少的重力势能为

0.59.80.25J 1.23J p E mgh =∆=⨯⨯=

[3]重物c 的速度

0.125

m/s=1.25m/s 0.1

x v t =

= 重物a 、b 、c 增加的动能为

21

3 1.17J 2

k E mv =⋅=

4．（2020届福建省漳州市高三第一次教学质量检测）某物理兴趣小组发现直接利用“落体法”进行验证机械能守恒定律实验时，由于物体下落太快，实验现象稍纵即逝。为了让实验时间得以适当延长，