重难点18 力学试验-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（新高考通用）（解析版）2025.docx

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重难点18力学实验

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一、实验题

1．（2024·四川·模拟预测）某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。他测出小钢球的直径、质量，将不可伸长的轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，使小钢球静止在最低点，测出绳长，然后拉起小钢球至某一位置，测出轻绳与竖直方向之间的夹角，随即将其由静止释放。小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值。改变，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制图像。当地重力加速度为。

(1)该同学用游标卡尺测小球直径时，示数如图乙所示，则。

(2)某次测量时，传感器示数的最大值为，则小球该次通过最低点的速度大小为（用题中所给物理量的符号表示）。

(3)该同学绘制的图像如图丙所示，若小球运动过程中满足机械能守恒，则图像的斜率大小（用题中所给物理量的符号表示）。

【答案】(1)12.30

(2)

(3)

【知识点】绳球类模型及其临界条件、机械能与曲线运动结合问题、游标卡尺的使用与读数

【详解】（1）图乙中用游标卡尺测得小球的直径为

（2）小球通过最低点时传感器的示数最大，由牛顿第二定律

求得

（3）小球由最高点运动至最低点过程中，根据机械能守恒定律有

小球通过最低点时有

联立得

故图像的斜率大小

2．（2024·全国·模拟预测）“枪口比动能”的计算公式为枪口子弹动能/枪管横截面积，单位为。我国规定枪口比动能达到或大于为枪支，小强通过如图甲所示实验装置测定某型号仿真枪是否超标。在一半封闭金属盒内塞人橡皮泥，金属盒下方安装一个有墨水的轻质细毛笔，将金属盒用轻绳系于天花板上的点，金属盒下方铺设一条以悬点为圆心的圆弧轨道，并在轨道上铺设白纸，调节轨道高度使得轻质毛笔笔尖轻微接触白纸且对金属盒的运动无明显阻碍作用。以为圆心竖直安装一与金属盒运动平面平行的量角器。将仿真枪靠近金属盒并对准其中心射出弹丸，随后弹丸陷入金属盒内部，并与金属盒一起摆起一定的角度。测量枪管的内直径，弹丸的质量，金属盒与橡皮泥的质量，白纸痕迹上方端点与悬点的连线与竖直方向的夹角以及金属盒中心与悬点的距离。重力加速度大小为。

(1)用游标卡尺测量枪管内直径时需利用图乙中游标卡尺的（选填“①”“②”或“③”）部分。测量得到枪管内直径读数如图丙所示，其读数为mm。

(2)根据所测量得到的物理量得出比动能的表达式为。（用题中所给物理量的字母表示）

(3)下列因素能够导致比动能的测量值偏小的是___________（填标号）。

A．弹丸与金属盒碰撞过程中损失的动能

B．金属盒所受的空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力

C．击中金属盒的位置位于金属盒中心上方

D．仿真枪没有抵近金属盒射击

【答案】(1)①7.0

(2)

(3)BD

【知识点】机械能与曲线运动结合问题、板块/子弹打木块模型、力学创新实验

【分析】本题以枪口比动能这一概念为背景，考查动量守恒、机械能守恒、游标卡尺读数。意在考查逻辑推理以及实验探究能力。

【详解】（1）[1]游标卡尺测量内径使用内爪测量，故选①部分。

[2]10分度游标卡尺的精确度为，游标卡尺读数为

（2）根据动量守恒定律有

然后两者共同摆起使得细绳与竖直方向的夹角为时，由机械能守恒定律得

联立可得，弹丸的初动能

根据比动能的定义有

（3）A．根据实验原理，碰撞中损失的动能对测量结果无影响，故A错误；

BD．若考虑金属盒所受空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力和仿真枪没有抵近金属盒射击都会使得初动能的测量值小于真实值，故比动能的测量值偏小，故BD正确；

C．若击中金属盒的位置位于金属盒中心上方，则的测量值偏大，比动能的测量值偏大，故C错误。

故选BD。

3．（2024·重庆·模拟预测）小张同学设计了如图所示的实验装置来验证“动量守恒定律”。主要实验步骤如下：

①用天平测出半径相等的、两球的质量，分别记为、；

②将两球悬挂在竖直放置的实验装置上，悬挂点、等高且间距为小球直径，两球静止时球心处于同一水平面上；

③将