2020届高考物理必考经典专题 专题14 力学实验(含解析)

（4）弹簧B的长度LB=13.90cm时，其伸长△xB=LB-LB0=13.90cm-8.00cm=5.90cm=0.0590m，由胡克定律F=kB△xB可得弹簧B的弹力大小F’=kB△xB=50×0.0590N=2.95N。

（5）弹簧A的长度LA=8.10cm，其伸长△xA=LA-LA0=8.10cm-6.00cm =2.10cm，由胡克定律F=kA△xA可得弹簧A

的弹力

FA=kA△xA=100×0.021N=2.10N；弹簧

B

的长度

LB=11.80cm

时，其伸长

△xB=LB-LB0=11.80cm-8.00cm=3.80cm=0.0380m，由胡克定律F=kB△xB可得弹簧B的弹力大小FB’=kB△xB=50×0.0380N=1.90N。用力的图示作出FA和FB，根据平行四边形定则作出合力F的图示，可测出F的大小为F=2.90N.

5.（2020山东德州期中）图为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图。图中打点计时器的电源为

的交流电源。在小车质量未知的情况下研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

（1）完成下列实验步骤中的填空：

①平衡小车所受的阻力：去掉绳子和吊桶，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。

②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是________。 ③打开打点计时器电源，释放小车，获得带点的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量。 ④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。

⑤在每条纸带上清晰的部分，每个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距，，…求出与不同相对应的加速度。

⑥以砝码的质量为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出

关系图线。

（2）根据上述操作完成下列填空：

①由图中的数据求得小车加速度的大小＝________

（结果保留两位小数）。

②图中直线的斜率为，在纵轴上的截距为，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________（用

，表示） 【答案】

（1）间距相等,远小于小车和砝码的总质量 （2）

,,

【解析】

（1）①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀；

②为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是远小于小车和砝码的总质量。

（2）①设纸带上三个相邻计数点的间距为、、。 由匀变速直线运动的推论得： ＝

。

图为用米尺测量某一纸带上的、的情况，由图可读出： ＝＝

。

。

，

由此求得加速度的大小为：＝

②设小车质量为，拉力为，若牛顿定律成立则应满足：＝由

，故

，

由题可知：，，则，。

6.（2017·江苏卷）利用如题10-1图所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系.小车的质量为M=200.0 g，钩码的质量为m=10.0 g，打点计时器的电源为50 Hz的交流电.

（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到____________. （2）挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如题10-2图所示.选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点.用刻度尺量出相邻计数点间的距离△x，记录在纸带上.计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1=______m/s.

（3）将钩码的重力视位小车受到的拉力，取g=9.80 m/s，利用W=mg?x算出拉力对小车做的功W.利用Ek =

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Mv算出小车动能，并求出动能的变化量△Ek.计算结果见下表. 22.45 2.92 2.73 3.35 3.12 3.81 3.61 4.26 4.00 W/?10?3J ?Ek/?10?3J 2.31 请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出△Ek -W图象.

（4）实验结果表明，?Ek总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的.用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F=__________. 【答案】（1）小车做匀速运动 （2）0.228

（3）

（4）0.093

【解析】（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到小车做匀速直线运动，打点计时器在纸带上打出间距均匀的点。

（2）根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则打出计数点“1”时小车的速度v1=

2.06?2.50×10-2m/s=0.228m/s.

2?0.10（3）根据表中的数据，在答题卡的方格纸上描点，尽可能通过最多的点作出△Ek –W直线图象。

（4）设细线中拉力为F，对小车由牛顿第二定律，F=Ma，对钩码，由牛顿第二定律，mg-F=ma，联立解得：F=0.093N。