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专题 18 力学实验
1．(2020·新课标Ⅰ卷)某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上
方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下：
(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可
认为气垫导轨水平；
(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m、滑块(含遮光片)的质量m；
1 2
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；
(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两
处的光电门的遮光时间Δt、Δt 及遮光片从A运动到B所用的时间t ；
1 2 12
(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量
的大小I=________，滑块动量改变量的大小Δp=________；(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)
(6)某次测量得到的一组数据为：d=1.000 cm，m=1.50 10-2 kg，m=0.400 kg， t=3.900 10-2 s，Δt=1.270
1 2 1 2
10-2 s，t =1.50 s，取g=9.80 m/s2。计算可得I=________N·s，Δp=____ kg·m·s-1△；(结果均保留3位有效数
12
字)
(7)定义 ，本次实验δ=________%(保留1位有效数字)。
【答案】大约相等 mgt 0.221 0.212 4
1 12
【解析】(1)当经过A,B两个光电门时间相等时，速度相等，此时由于阻力很小，可以认为导轨是水平的。
(5)由I=Ft，知 ， 由 知 。(6)代入数值知，冲量 ，动量改变量
。
(7) 。
2．(2020·新课标Ⅱ卷)一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此
装置测量小球B运动的加速度。
令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h=0.590 m，下降一段距离后的高度
0
h=0.100 m；由h 下降至h所用的时间T=0.730 s。由此求得小球B加速度的大小为a=_______m/s2(保留3
0
位有效数字)。
从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0 g和150.0 g，当地重力加速度大小为g=9.80
m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a′=_______m/s2(保留3位有效数字)。
可以看出，a′与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：__________。
【答案】1.84 1.96 滑轮的轴不光滑，绳和滑轮之间有摩擦(或滑轮有质量)
【解析】①有题意可知小球下降过程中做匀加速直线运动，故根据运动学公式有 ，代入数
据解得a=1.84m/s2；②根据牛顿第二定律可知对小球A有 ，对小球B有 ，
带入已知数据解得 ；③在实验中绳和滑轮之间有摩擦会造成实际计算值偏小。
3．(2020·新课标Ⅲ卷)某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上
钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图(b)给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度
大小v =_____m/s，打出P点时小车的速度大小v =_____m/s(结果均保留2位小数)。
B P
若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量
为_________。
【答案】0.36 1.80 B、P之间的距离
【解析】由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度 ；
，验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，
所以还需要测量对应的B、P之间的距离。
4．(2020·江苏卷)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落
的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如题图1所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_____。
(2)下列主要操作步骤的正确顺序是_____。(填写各步骤前的序号)
①把刻度尺竖直固定在墙上
②捏住小球，从刻度尺旁静止释放
③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置
④打开手机摄像功能，开始摄像
(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如题图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之
间的时间间隔为 ，刻度尺的分度值是 ，由此测得重力加速度为_____ 。
(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图
片，_____(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度。
【答案】小钢球 ①③④② 9.61(9.5~9.7) 仍能
【解析】(1)要测量当地重力加速度需要尽量减小空气阻力的影响，所以密度大体积小的小钢球最适合；
(2)要完成实验首先应该将刻度尺竖直固定在墙上，安装好三脚架，调整好手机摄像头的位置；因为下落时
间很短，所以一定要先打开摄像头开始摄像，然后在将小球从刻度尺旁静止释放，故顺序为①③④②；
(3)由三张图片读出小球所在位置的刻度分别为2.50cm，26.50cm，77.20cm；小球做自由落体运动，根据
可得 ；
(4)因为就算小球偏离了竖直方向，但是小球在竖直方向上的运动依然是自由落体运动，对实验结果无影响，
故仍能用前面的方法测量出重力加速度。
5．(2020·浙江卷)某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。(1)在答题纸相应的方框中画出图乙的电路图____________；
(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流 _____ ，电压 _____ ；
(3)实验得到如图所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图1_____(选填“甲”或“乙”)；
(4)该电池的电动势 _____V(保留三位有效数字)，内阻 _____ (保留两位有效数字)。【答案】 0.39～0.41 1.29～1.31 乙 1.51～1.54 0.52～0.54
【解析】(1)图乙中，电流表内接和变阻器串联接在电源两端，电压表测路段电压，则图乙对应的电路图为
(2)一节干电池的电动势一般约为1.5V，故电压表量程选择0~3V，电流表量程选择0~0.6A，所以量表的读
数分别为1.30V(1.29～1.31V均可)，0.40A(0.39～0.41A均可)
(3)由闭合电路欧姆定律可得 ，可得U-I图象的纵轴截距为电源电动势，斜率为电源内阻。图甲
中电流表外接，则实验测得的电源内阻 ，测量值偏大；图乙中电路 ，测量值偏小，
但是由于 ，故图乙实验测出的内阻误差更小，故图线Ⅰ对应图乙，图线Ⅱ对应的图甲。
(4)图线Ⅱ与纵轴的交点为电源的电动势E=1.52V ；在图线Ⅰ与横轴的交点为短路电流I=2.86A，由
，，此实验原理无误差。
6．(2020·山东卷)2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量
重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的
大小。实验步骤如下：(i)如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53°，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的
刻度尺(图中未画出)。
(ii)调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小
物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测
量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。
(iii)该同学选取部分实验数据，画出了 -t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2。
(iv)再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。
回答以下问题：
(1)当木板的倾角为37°时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为
_____m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为_____m/s2。(结果均保留2位有效数字)
(2)根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为_____ m/s2。(结果保留2位有效数字，sin37°=
0.60，cos37°=0.80)
【答案】0.32或0.33 3.1 9.4
【解析】(1)根据 可得 ，则由 图像可知 ，则
v=0.33m/s， 。
0
(2)由牛顿第二定律可知 ，即 ，当θ=53°时a=5.6m/s2，即
，当θ=37°时a=3.0m/s2，即 ，联立解得
g=9.4m/s2。7．(2020·天津卷)某实验小组利用图1所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放
一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板
和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。
①为了正确完成实验，以下做法必要的是________。
A．实验时应保持桌面水平
B．每次应使钢球从静止开始释放
C．使斜面的底边ab与桌边重合
D．选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面
②实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动 ，在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为 、 、 ，示意如图2。重力加速度 ，钢球平抛的初速度为
________m/s。
③图1装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是________。
【答案】AB 2 方便调整木板保持在竖直平面上
【解析】①A．实验过程中要保证钢球水平抛出，所以要保持桌面水平，故A正确；B．为保证钢球抛出
时速度相同，每次应使钢球从同一位置静止释放，故B正确；CD．实验只要每次钢球抛出时速度相同即
可，斜面底边ab与桌面是否重合和钢球与斜面间的摩擦力大小对于每次抛出的速度无影响，故C错误，D
错误。故选AB。
② 每次将木板向远离桌子的方向移动 ，则在白纸上记录钢球的相邻两个落点的时间间隔相等，刚球
抛出后在竖直方向做自由落体运动，根据 可知相邻两点的时间间隔为
，刚球在水平方向上做匀速直线运动，所以小球初速度为
，③悬挂铅垂线的目的是方便调整木板保持在竖直平面上。
8．(2020·南昌一中高三年级测试)气垫导轨上相隔一定距离的两处安装有两个光电传感器A、B，AB间距为
L，滑块P上固定一遮光条，P与遮光条的总质量为M，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，
两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像：
(1)实验前，按通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 ________ (选填
“>”、“=”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平；
(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则 ________mm；
(3)将滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，
通过计算机得到的图像如图乙所示。利用测定的数据，当关系式 ________成立时，表明在上述
过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。(重力加速度为g，用题中给定的物理量符号表达)
【答案】= 8.475
【解析】(1)如果遮光条通过光电门的时间相等，即t=t，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水
1 2
平；
(2)螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为0.01×47.5mm=0.475mm，所以最终读数为：
8mm+0.475mm=8.475mm；
(3)由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，则
滑块和砝码组成的系统动能的增加量
系统的重力势能的减小量
E=mgL
p
△如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，则系统机械能守恒，即
化简得
9．(2020·无锡市2019届高三上学期期末考试)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图1
所示，轻弹簧放置在倾斜的长木板上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器
并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩
后的弹性势能．
(1) 实验中涉及下列操作步骤：
① 松手释放物块；
② 接通打点计时器电源；
③ 木板一端抬高以平衡摩擦；
④ 向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量．
上述步骤正确的操作顺序是________(填序号)．
(2) 甲同学实际打点结果如图2所示，观察纸带，判断测量值比真实值________(选填“偏小”或“偏大”)．
(3) 乙同学实际打点结果如图3所示．打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，小车质量为200 g，结合纸
带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s，相应的弹簧的弹性
势能为________J．(结果均保留两位有效数字)【答案】③④②① 偏小 0.78 0.061
【解析】(1)上述步骤正确的操作顺序是：③④②①．
(2)由纸带可知，物块先加速后减速，可知肯定是平衡摩擦力不够，弹簧的弹性势能一部分克服摩擦力做功，
则弹簧弹性势能的测量值小于真实值.
(3)物块脱离弹簧时的速度为 ；
弹性势能：
10．(2020·安徽省黄山市高三一模)某同学设计出如图所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从
A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t，当
地的重力加速度为 g。
(1)为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量_________。
A．小球的质量m
B．AB之间的距离H
C．小球从A到B的下落时间t
AB
D．小球的直径d
(2)小球通过光电门时的瞬时速度v =_________(用题中所给的物理量表示)。
(3)调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出 随H的变化图象如图所示，当小球下落过程中机械
能守恒时，该直线斜率k=__________。
0(4)在实验中根据数据实际绘出 —H图象的直线斜率为k(k＜k)，则实验过程中所受的平均阻力f与小球
0
重力mg的比值 = _______________(用k、k 表示)。
0
【答案】BD； ； ； ；
【解析】(1)根据机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此不需要测量质量，故A错误；
根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门B的距离H，故B正确；利用小球通过光电门的平均速度
来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C错误；利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，
需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故D正确。故选BD。
(2)已知经过光电门时的时间小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度；
故 ；
(3)若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有：mgH= mv2；
即：2gH=( )2
解得： ，那么该直线斜率k= 。
0
(4)乙图线 =kH，因存在阻力，则有：mgH-fH= mv2；
所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为 ；11．(2020·四省名校2019届高三第二次大联考)某冋学利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律。某次
实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图乙所示，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每两个
相邻计数点间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50Hz。分别测出A点到B、C、
D、E点之间的距离，x、x、x、x，以打A点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值 ，
1 2 3 4
并作出 －t图象如图丙所示。
(1)实验中下列措施必要的是_________(填正确答案标号)
A．打点计时器接220V交流电源 B．平衡小车与长木板间的摩擦力
C．细线必须与长木板平行 D．小车的质量远大于钩码的质量
(2)由图内中图象求出小车加速度a=_________m/s2，打A点时小车的速度v =_________m/s。(结果均伓留
A
两位有效数字)
【答案】C 5.0 0.40
【解析】(1)电磁打点计时器接4-6V交流电源，选项A错误；实验时不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，
选项B错误；细线必须与长木板平行，选项C正确；实验中小车做匀加速运动即可，没必要小车的质量远
大于钩码的质量，选项D错误；故选C.
(2)根据x=vt+ at2可得 ，由图像可知：v=v =0.4m/s；
0 0 A
12．(2020·安徽省黄山市第二次质量检测)某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示．
气垫导轨倾斜固定在水平桌面上，导轨A点处有一带挡光片的滑块，滑块与挡光片的总质量为M，挡光片的宽度为d，滑块通过细线跨过光滑的定滑轮与两个相同的钩码相连，连接滑块的一段细线与导轨平行，
每个钩码的质量为m．开启气泵，滑块恰好能静止于A点．导轨上B点处固定一个光电门，挡光片到光电
门的距离为L(L小于钩码到定滑轮的距离)．已知当地重力加速度为g．
① 该同学用游标卡尺测出遮光片的宽度 ，则该同学用的游标卡尺是________分度(填10、20
或50)．
② 某时刻只撤去钩码2，让滑块从A点静止开始运动，已知光电门记录挡光片挡光时间为 ，则滑块通过
B点的瞬时速度为_________(用题目中所给的物理符号表示)．
③ 在滑块从A点运动到B点的过程中，为了验证滑块与钩码1组成的系统机械能守恒，需要验证的关系式
为_________________________(用题目中所给的物理符号表示)．
【答案】50
【解析】①10分游标卡尺将9mm等分成10份，每份0.9mm，和主尺一格差0.1mm，精度0.1mm；20分
游标卡尺将19mm等分成20份，每份0.95mm，和主尺一格差0.05mm，精度0.05mm；50分游标卡尺将
49mm等分成50份，每份0.98mm，和主尺一格差0.02mm，精度0.02mm；游标卡尺读数的方法，主尺读
数加上游标读数，不需估读，所以该同学用游标卡尺测出遮光片的宽度 ，用的游
标卡尺是50分度；
②极短时间内的平均速度等于瞬时速度，则滑块通过B点的瞬时速度为
③开启气泵，滑块恰好能静止于A点，根据平衡条件则有： ；只撤去钩码2，让滑块从A
点静止开始运动，系统重力势能的减小化量为 ，动能的增加量为：，为了验证滑块与钩码1组成的系统机械能守恒，需要验证的关系
式为 ，即 ；
13．(2020·甘肃省武威月考)利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。
A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量和势能变化量
C．速度变化量和高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使
用的两种器材是________。
A．交流电源 B．刻度尺 C．天平(含砝码)
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、
B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h 、h 、h 。
A B C
已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，
重物的重力势能变化量ΔE＝____________，动能变化量ΔE＝__________。
p k
(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________。
A．利用公式v＝gt计算重物速度
B．利用公式v＝ 计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D．没有采用多次实验取平均值的方法【答案】A AB ΔE＝－mgh ΔE＝ m 2 C
p B
【解析】(1)验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物下
落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量，故选A；
(2)电磁打点计时器使用低压交流电源；需选用刻度尺测出纸带上任意连点见得距离，表示重锤下落的高
度；等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平秤质量；故选AB；
(3)．根据功能关系，重物的重力势能变化量的大小等于重力做的功的多少，打B点时的重力势能减小量：
E=-mgh
p B
△
B点的速度为：
所以动能变化量为： ；
(4)．由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小
的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于
动能的增加量，故C选项正确；
14．(2020·保定市校级联考)图1是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．
(1)以下实验过程的一些做法，其中合理的有________.
a.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
b.每次小球释放的初始位置可以任意选择
c.每次小球应从同一高度由静止释放
d.为描出小球的运动轨迹描绘的点可以用折线连接
(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x
和竖直坐标y，图2中y-x2图象能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是_________.(3)图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得
A、B两点竖直坐标y 为5.0cm、y 为45.0cm，测得A、B两点水平距离Δx为40.0cm，则平抛小球的初速度
1 2
v 为______m/s，若C点的竖直坐标y 为60.0cm，则小球在C点的速度为v =______m/s(结果保留两位有效
0 3 C
数字，g取10m/s2)．
【答案】ac c 2.0 4.0
【解析】(1)斜槽末端水平，才能保证小球离开斜槽末端时速度为水平方向，故a对；
为保证小球多次运动是同一条轨迹，每次小球的释放点都应该相同，b错c对；
小球的运动轨迹是平滑曲线，故连线时不能用折线，d错．
(2)平抛运动的水平位移与竖直位移分别满足的关系是：
联立可得
可知 图象是直线时，说明小球运动轨迹是抛物线．
(3)由竖直方向的分运动可知， ， ，即
，水平初速度为
C点的竖直分速度为
由运动合成可知
15．(2020·河南省八市重点高中联盟第三次模拟)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中：
(1)甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的F﹣x图象，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度．
请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x＝_____cm，弹簧的弹性系数k＝_____N/m．该同学将该弹簧
0
制成一把弹簧秤，当弹簧秤的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x＝_____cm．
(2)乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图丙所示．下列表述正确的是
_____．
A．a的原长比b的长
B．a的劲度系数比b的大
C．a的劲度系数比b的小
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比．
【答案】8 25 20 B
【解析】(1)当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故原长为:x＝8cm，在F﹣x图象中斜率代表弹簧的劲度
0
系数，则: ，在乙图中弹簧秤的示数:F＝3.00N，根据F＝kx，可知:
，故此时弹簧的长度:L＝x+x＝20cm．
0(2)A．在丙图中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故b的原长大于a的原长，故A错误；
BC．斜率代表劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B正确，C错误；
D．弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误．
16．(2020·江苏省高三质量检测)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平
木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住
绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．
(1)某同学在做该实验时认为：其中正确的是________．
A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好
B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些
D．拉力F 和F 的夹角越大越好
1 2
(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则________(填“能”或“不
能”)用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是________________．
【答案】ABC 不能
【解析】(1)拉力F1和F2的夹角越大，而合力小，作图时相对误差太大，正确的选项为A、B、C.
(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则其合力为 ，
故不能用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力
17．(2020·湖北省武汉第二中学五月模拟)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫
导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两
个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，然后由静
止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v=___________。
(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________。(填字母序号)
A．弹簧原长 B．当地重力加速度 C．滑块(含遮光片)的质量
(3)若气垫导轨左端比右端略高，弹性势能的测量值与真实值比较将_______(填字母序号)
A．偏大 B．偏小 C．相等【答案】(1) ； (2)C； (3)A
【解析】(1)滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动，故可以用BC段的平均速度表示离开时的速度；则有：
；
(2)弹簧的弹性势能等于物体增加的动能，故应求解物体的动能，根据动能表达式可知，应测量滑块的质
量；故选C。
(3)若气垫导轨左端比右端略高，导致通过两光电门的时间将减小，那么测得速度偏大，因此弹性势能的
测量值也偏大；故选A.
18．(2020·湖北省武汉市高中毕业生四月调研测试)某同学用如图所示装置来探究“在外力一定时，物体的
加速度与其质量之间的关系”。
(1)下列实验中相关操作正确的是________
A．平衡摩擦力时，应先将沙桶用细线绕过定滑轮系在小车上
B．平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器
C．小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源
(2)将沙和沙桶的总重力mg近似地当成小车所受的拉力F会给实验带来系统误差。设小车所受拉力的真实
值为F真，为了使系统误差 ，小车和砝码的总质量是M，则M与m应当满足的条件是
______________.
(3)在完成实验操作后，用图象法处理数据，得到小车的加速度倒数 与小车质量M的关系图象正确的是
____【答案】B C
【解析】(1)平衡摩擦力时，应不挂沙桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动，选项A错误；平衡摩
擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，选项B正确；小车释放前应靠近打点计时器，
且先接通打点计时器的电源后释放小车，选项C错误；
(2)在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是系统误差，对小车，
根据牛顿第二定律得： ，对整体，根据牛顿第二定律得： ，且 ，解得：
。
(3)由牛顿第二定律可知： ，则 ，故选C.
19．(2020·江苏省南通市第一次模拟考试)某探究小组险证机械能守恒定律的装置如图所示，细线端拴一个
球，另一端连接力传感器，固定在天花板上，传感器可记录球在摆动过程中细线拉力大小，用量角器量出
释放球时细线与竖直方向的夹角，用天平测出球的质量为m．重力加速度为g．
(1)用游标卡尺测出小球直径如图所示，读数为_________mm；(2)将球拉至图示位置，细线与竖直方向夹角为θ，静止释放球，发现细线拉力在球摆动过程中作周期性变
化．为求出球在最低点的速度大小，应读取拉力的_________(选填“最大值”或“最小值")，其值为F．
(3)球从静止释放运动到最低点过程中，满足机械能守恒的关系式为_________(用测定物理量的符号表示)．
(4)关于该实验，下列说法中正确的有_______．
A．细线要选择伸缩性小的
B．球尽量选择密度大的
C．不必测出球的质量和细线的长度
D．可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验
【答案】18.50 最大值 AB
【解析】(1) 游标卡尺的读数为： ；
(2)小球在最低点由牛顿第二定律可得： ，由此可知，应读出小球在最低时绳的拉力即最大
值；
(3)由机械能守恒定律可得： ，整理得： ；
(4)A．为了减小小球做圆周运动的半径的变化，所以细线要选择伸缩性小的，故A正确；B．为了减小阻
力的影响，球尽量选择密度大的，体积小的，故B正确；C．球从静止释放运动到最低点过程中，满足机
械能守恒的关系式为 可知，应测出小球的质量，而不用测出细线的长度，故C错
误；D．由于弹簧的弹力属于渐变，所以小球摆到最低点瞬间，弹力的测量准确，故D错误．故选AB．
20．(2020·湖南省怀化市一模)小明探究弹力和弹簧伸长量的关系实验时．
(1)将弹簧悬挂在铁架台上，保持弹簧轴线竖直，将刻度尺竖直固定在弹簧一侧；
(2)弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，记下弹簧长度 ，弹簧下端挂上砝码盘时，弹簧长度记为 ；在砝码
盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为 至 ，数据如下表：
代表符号数值
(3)如图是小明根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与______的差值 填“ 或 或
” ．
(4)由图可知弹簧的劲度系数为______ ； 结果保留两位有效数字，重力加速度取
(5)由于弹簧自身有重量，小明在测量时没有考虑弹簧的自重，这样导致劲度系数的测量值与真实值相比
______， 填“偏大”、“偏小”、“相等” ．
【答案】L； 4.9； 相等
x
【解析】 横轴是弹簧挂砝码后弹簧长度与弹簧挂砝码盘时弹簧长度差，所以横轴是弹簧长度与的L 差
X
值．
图象的斜率表示劲度系数，故有：
开始时，弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，记下弹簧长度 ，所以图线与x轴的交点坐标表示弹簧不挂
钩码时的长度，其数值虽然大于弹簧原长，但对实验的结果没有影响．所以劲度系数的测量值与真实值相
比是相等的．
21．(2020·吉林省扶余市期中)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲)：① 下列说法哪一项是正确的___________．(填选项前字母)
A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量
C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放
② 图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率
为50 Hz．则打B点时小车的瞬时速度大小为______m/s(保留三位有效数字)．
【答案】C 0.653
【解析】①车在水平木板运动时水平方向受到绳的拉力和摩擦力，想用钩码的重力表示小车受到的合外力，
首先需要平衡摩擦力；而平衡摩擦力是小车带动纸带恰好做匀速运动，A错误；设小车质量M，钩码质量
m，整体的加速度为a，绳上的拉力为F，则：对小车有：F=Ma；对钩码有：mg-F=ma，即：
mg=(M+m)a；如果用钩码的重力表示小车受到的合外力，则要求：Ma=(M+m)a，必须要满足小车的总质量
远大于钩码质量，这样两者才能近似相等．为使纸带打上尽量多的点，实验时，应使小车靠近打点计时器
由静止释放② 中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度得： =0.653m/s.
22．(2020·四川省自贡市第一次诊断性考试)某实验小组在测木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图
所示的装置，图中长木板水平固定，调整定滑轮高度，使细线与长木板平行．
(1)实验过程中，电火花打点计时器应接在___________(选填“直流”或“交流”)电源上．
(2)已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块
与长木板间的动摩擦因数μ＝__________．(3)图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻
两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x＝2.10 cm，x＝3.62 cm，x＝8.12 cm，x＝9.60 cm．则
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木块加速度大小a＝__________m/s2(保留两位有效数字)．
【答案】(1)交流； (2) ； (3)1.5m/s2
【解析】(1)电火花打点计时器应接在交流电源上．
(2)对砝码：mg-T=ma；对木块：T-μMg=Ma，解得 ；
(3)因T=0.1s，则x -x =2a(2T)2，
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解得
