人教高中物理33．力学创新实验.docx

33.力学创新实验
1.(2021·广东省高考模拟)某研究性学****小组在学****了圆周运动知识以后，设计了一个研究玩具小车通过凹形桥最低点和凸形桥最高点时对轨道压力大小的实验。所用器材有玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥和凸形桥模拟器(圆弧部分的半径均为R，重力加速度为g)。
图1
(1)如图1所示，将模拟器静置于托盘秤上，托盘秤的示数为m0。
(2)将玩具小车静置于模拟器最低点时，托盘秤的示数为M，则玩具小车的质量为m＝________。
(3)将玩具小车从模拟器右侧某一位置由静止释放，小车经过A、B、C、D、E点后滑向左侧的过程中，在这五个点观察到托盘秤的示数变化情况依次是增大、减小、增大、减小、增大，从而说明玩具小车通过凹形桥最低点时对桥的压力________(填“大于”或“小于”)玩具小车通过凸形桥最高点时对桥的压力。
(4)若玩具小车通过A的速度是vA，则托盘秤的示数为________________；若玩具小车通过B的速度是vB，则托盘秤的示数为________________。
答案　(2)M－m0　(3)大于　(4)M＋(M－m0)　
M－(M－m0)
解析　(2)依题意有M＝m0＋m，所以m＝M－m0。
(3)玩具小车向凹形桥底端运动时，对桥的压力大于重力，向凸形桥顶部运动时，对桥的压力小于重力，所以玩具小车通过凹形桥最低点时对桥的压力大于玩具小车通过凸形桥最高点时对桥的压力。
(4)若玩具小车通过A的速度是vA，依据向心力公式有NA－mg＝m
托盘秤的示数为M＋(M－m0)
若玩具小车通过B的速度是vB，依据向心力公式有
mg－NB＝m
托盘秤的示数为M－(M－m0)。
2.(2021·湖南省高考模拟)将位移传感器和速度传感器获得的数据同时输入计算机，可一次性直接得到位移和速度的关系图像。为了探究动能定理，科技小组设计了如图2(a)所示装置，让铁块从倾角为θ的斜面上某位置由静止开始下滑，通过位移传感器测定铁块到传感器的距离l，用速度传感器测定与l对应位置铁块的速度，在计算机中得到如图(b)的曲线图像，曲线在(0，a)处的切线斜率为零，在(b，0)处的切线斜率大小为k，重力加速度为g。
图2
(1)根据图(b)及已知量，可知下列说法正确的是________。
A.x是铁块到传感器的距离l，y是铁块的速度v
B.y是铁块到传感器的距离l，x是铁块的速度v
C.若铁块质量为m，则铁块下滑过程中所受合力大小为F＝
D.若铁块质量为m，则铁块下滑过程中所受合力大小为F＝
(2)在计算机中重新设置位移与速度的函数关系，让计算机绘出的x－v2图像是一条斜率为k0的直线，则铁块与斜面间的动摩擦因数μ＝________________。
答案　(1)BD　(2)tan θ－
解析　(1)设铁块所受合力为F，初始时铁块距传感器的距离为l0，由动能定理得F(l0－l)＝mv2
解得l＝l0－v
可得图线切线的斜率大小为k′＝
曲线在(0，a)处的切线斜率为零，则速度为零，对应铁块静止释放的位置，所以y是铁块到传感器的距离l，故B正确，A错误；曲线在(b，0)处切线斜率大小为k，速度大小为b，铁块所受合力大小为F＝，故D正确，C错误。
(2)由x＝l0－l
结合(1)可知，x－