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题型：实验探究题题类：难易度：普通

广东省汕头市某校2023-2024学年高三下学期三模物理试题

长郡中学物理兴趣小组用如图1所示的装置测量当地的重力加速度。将一带遮光条的小球用长为 $\text{[math]}$ （L远大于小球的半径）的细线悬挂在力传感器上（它能将数据实时传送到计算机上），在力传感器正下方适当位置固定一光电门。实验步骤如下：

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图2所示，则遮光条的宽度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

（2）在细线伸直的情况下从某一位置由静止释放小球，记录小球通过光电门时的挡光时间t。此过程中力传感器的示数一直在变化，应该记录力传感器示数的（填“最大值”“最小值”或“平均值”）作为测量结果。

（3）改变小球的释放位置，多记录几组挡光时间t和对应的力传感器的测量结果F。

（4）以 $\text{[math]}$ 为横坐标，以F为纵坐标，将得到的数据进行描点如图3所示，则当地的重力加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （结果保留2位有效数字）。

举一反三

如图所示是“用圆锥摆验证向心力的表达式”的实验，细线下悬挂了一个质量为 $\text{[math]}$ 的小钢球，细线上端固定在 $\text{[math]}$ 点。将画有几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使小钢球静止时 $\text{[math]}$ 细线张紧 $\text{[math]}$ 位于同心圆。用手带动小钢球，使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，随即手与球分离。 $\text{[math]}$ 当地的重力加速度为 $\text{[math]}$ 。

某同学利用如图所示的装置，探究小球在最低点时所需向心力的大小F与质量m和半径r的关系，实验中小球可看作质点。

完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功．航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示．为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板 $\text{[math]}$ 是与水平甲板 $\text{[math]}$ 相切的一段圆弧，示意如图2， $\text{[math]}$ 长 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 水平投影 $\text{[math]}$ ，图中 $\text{[math]}$ 点切线方向与水平方向的夹角 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ ）．若舰载机从 $\text{[math]}$ 点由静止开始做匀加速直线运动，经 $\text{[math]}$ 到达 $\text{[math]}$ 点进入 $\text{[math]}$ ．已知飞行员的质量 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，求

（1）舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功 $\text{[math]}$ ；

（2）舰载机刚进入 $\text{[math]}$ 时，飞行员受到竖直向上的压力 $\text{[math]}$ 多大．

如图所示，不计电阻的光滑的金属轨道分水平段和竖直段两部分，竖直段轨道为半径R=1m的圆弧形，O 点为圆弧的圆心，P为圆弧上与圆心等高的点。两金属轨道之间的宽度l=0.5m。整个装置均处于磁感应强度B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中。水平轨道左侧与一个内阻r=2Ω、电压连续可调的电源相连，通过自动调节电压可维持电路中电流I=2A保持不变（方向如图所示）。现将一质量m=0.05kg、长为0.5m的匀质金属细杆置于轨道上M 点静止释放，金属细杆沿金属轨道向右开始运动，运动中金属细杆与金属轨道始终垂直。已知M、N间距d=20m，求：

（1）金属细杆开始运动时的加速度大小；

（2）金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小；

（3）金属杆从M点运动开始计时，电源电动势按照E=24+2.5t(V)变化，求金属杆从M到N过程中产生的焦耳热。

西北狼教育联盟开展学生实验交流活动．

$\text{[math]}$ 短道速滑世界纪录由我国运动员武大靖创造并保持。在其创造纪录的比赛中：

（1）武大靖从静止出发，先沿直道加速滑行，前 $\text{[math]}$ 用时 $\text{[math]}$ 。该过程可视为匀加速直线运动，求此过程加速度大小；

（2）武大靖途中某次过弯时的运动可视为半径为 $\text{[math]}$ 的匀速圆周运动，速度大小为 $\text{[math]}$ 。已知武大靖的质量为 $\text{[math]}$ ，求此次过弯时所需的向心力大小；

（3）武大靖通过侧身来调整身体与水平冰面的夹角，使场地对其作用力指向身体重心而实现平稳过弯，如图所示。求武大靖在（2）问中过弯时身体与水平面的夹角 $\text{[math]}$ 的正切值大小。（不计空气阻力，重力加速度大小取 $\text{[math]}$ ）

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