- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：普通

湖南省怀化市2024届高三下学期第二次模拟考试物理试题

某实验小组采用如图甲所示装置探究做功与动能变化的关系，并测量斜面与滑块间的动摩擦因数μ。主要步骤如下：

（1）把平板竖直放置，并画上一条竖直线AB和水平线AC，将斜面装有光电门的一端始终保持在C点不动，抬高斜面另一端，每次都让质量为m的小滑块（含挡光片）从斜面与竖直线AB的交界处由静止下滑。光电门可以测得挡光片经过光电门时的挡光时间t，要间接测量滑块通过光电门的动能，还需要测量的物理量为（填写该物理量名称和符号），小滑块通过光电门的动能表达式为 $\text{[math]}$ 。

（2）测得水平线AC长度为L。将小滑块放置在斜面上与竖直线对应位置，并测量出该位置与A点的竖直距离h，小滑块由静止释放后沿斜面下滑通过光电门，斜面的动摩擦因数μ和当地重力加速度g视为不变。则小滑块从某一高度h滑下，其合外力做功的表达式为 $\text{[math]}$ 。

（3）以斜面C点为支点保持该位置不动，不断抬高斜面倾角，重复步骤（2），测得多组h、t数据，该实验小组利用实验数据描绘得到了如图乙所示的图像（ $\text{[math]}$ 图像），该图像可以反映合外力做功与动能变化的关系。若已知该图像的斜率为k、截距为b，则可以算出斜面的动摩擦因数 $\text{[math]}$ （用所测量的物理量表示）。

举一反三

如图所示，半径R=0.25m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点 $\text{[math]}$ 和圆心 $\text{[math]}$ 的连线与水平方向间的夹角θ=37°，另一端点 $\text{[math]}$ 为轨道的最低点，其切线水平。一质量M= 2kg、板长L =0.7m的滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠C点，其上表面所在平面与圆弧轨道C点和右侧固定平台D等高。质量为m=1kg的物块（可视为质点）从空中 $\text{[math]}$ 点以v₀=0.6m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的 $\text{[math]}$ 端沿切线方向进入圆弧轨道，然后沿圆弧轨道滑下经C点滑上滑板。滑板运动到平台D时被牢固粘连。已知物块与滑板间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ 0.5，滑板右端到平台D左侧的距离s在0.1m＜s＜0.5m范围内取值。取g=10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）物块到达 $\text{[math]}$ 点时的速度大小v_B

（2）物块经过C点时对圆弧轨道的压力大小

（3）试讨论物块刚滑到平台D时的动能 $\text{[math]}$ 与s的关系

从地面竖直向上抛出一小球，在距地面高度3m内，其上升、下落过程中动能 $\text{[math]}$ 随高度h变化的图像如图所示。已知小球在运动过程中受到的阻力大小恒定，重力加速度 $\text{[math]}$ ，取地面为重力势能参考平面，下列说法正确的是（）

如图所示，一质量不计的弹簧原长为9cm，一端固定于质量m=4kg的物体上，另一端施一水平拉力F，若物体与水平面间的动摩擦因数为0.3，弹簧的劲度系数300N/m（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g=10m/s²）

（1）弹簧拉长至12cm时，物体受哪种摩擦力，所受摩擦力的大小；

（2）若将弹簧拉长15cm时，物体受哪种摩擦力，所受摩擦力的大小；

（3）如图用一水平力F拉着物体在水平地面上做匀速直线运动，从t=0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小，到t₁时刻F减小为零。请画出0-t₁内物体所受的摩擦力F_f大小随时间t的变化所有的可能图像。

如图所示，倾角45°的光滑轨道AB和水平轨道BC平滑相连，右侧是光滑的半圆轨道CDE，半径R=0.4m。一可视为质点的质量为m=0.2kg的滑块从轨道AB上高度 $\text{[math]}$ 处由静止释放。滑块与BC间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s² ，滑块恰好能通过最高点E之后，恰好落到B点。下列选项中正确的是（　　）

如图所示为演示“过山车”原理的实验装置，该装置由两段倾斜直轨道与一圆轨道拼接组成，在圆轨道最低点处的两侧稍错开一段距离，并分别与左右两侧的直轨道平滑相连．

某研学小组将这套装置固定在水平桌面上，然后在圆轨道最高点A的内侧安装一个薄片式压力传感器（它不影响小球运动，在图中未画出）．将一个小球从左侧直轨道上的某处由静止释放，并测得释放处距离圆轨道最低点的竖直高度为h，记录小球通过最高点时对轨道（压力传感器）的压力大小为F．此后不断改变小球在左侧直轨道上释放位置，重复实验，经多次测量，得到了多组h和F，把这些数据标在F-h图中，并用一条直线拟合，结果如图所示．

为了方便研究，研学小组把小球简化为质点，并忽略空气及轨道对小球运动的阻力，取重力加速度g=10m/s² ．请根据该研学小组的简化模型和如图所示的F-h图分析：

（1）当释放高度h=0.20m时，小球到达圆轨道最低点时的速度大小v；

（2）圆轨道的半径R和小球的质量m；

（3）若两段倾斜直轨道都足够长，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h应满足什么条件．