（课标通用）高考物理二轮复习 实验题提分技巧 热点14 力学创新实验（含解析）-人教版高三全册物理试题VIP专享VIP免费

热点14力学创新实验(建议用时：30分钟)1．(2019·广东华南师大附中月考)某同学利用图示装置来研究A和C组成的系统机械能是否守恒．A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连、A、C间由轻绳相连．在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连．当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g.实验操作如下：①开始时，系统在外力作用下保持静止，轻绳拉直但张力为零．现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v；②在实验中保持A、B质量不变，改变C的质量M，多次重复第①步．回答下列问题：(1)该实验中，M和m大小关系必须满足M________m(选填“<”“＝”或“>”)．(2)为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应________(选填“相同”或“不同”)．(3)根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出________(选填“v2M”“v2”或“v2”)图线．(4)若第(3)问中所作出的图线在纵轴上的截距为b，则弹簧的劲度系数为________(用题给的已知量表示)．解析(1)由题意可知，当压力传感器的示数为零时，C仍然有向下的速度v，所以必须满足M>m.(2)必须保证重物每次下降高度相同才能研究速度v与质量M的关系．(3)因刚开始时弹簧被压缩，弹力为mg；而压力传感器示数为零时，弹簧被拉伸，弹力大小仍为mg，即弹簧弹性势能在始、末状态相同，为此需要验证(m＋M)v2＝(M－m)g·2x，x为弹簧弹力大小为mg时弹簧的形变量，化简得v2＝－8mg·x·＋4gx，所以要想得到线性关系图线，应作v2图线．(4)由题意知，当＝0时有b＝4gx，而mg＝kx，联立得k＝.答案(1)>(2)相同(3)v2(4)2．(2019·广西柳铁一中期中)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系．(1)如图甲所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k＝________N/m.(g取9.8m/s2)砝码质量/g50100150弹簧长度/cm8.627.636.66(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图乙所示；调整导轨，当滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小________．(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为____________．(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图丙所示．由图可知，v与x成________关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的________成正比．解析(1)由f＝kx得Δf＝k·Δx，代入表中数据可得出k值．(2)滑块滑行过程中无摩擦阻力，自由滑动时导轨已调整到水平状态，故滑块此时匀速运动．(3)当不考虑空气阻力、摩擦等因素且导轨又调到水平状态时，释放滑块的过程中只涉及弹性势能与滑块的动能，即能量只在这两种形式的能量之间转化．(4)vx图线是过原点的直线，故v∝x.因Ep＝Ek＝mv2∝v2∝x2，故Ep∝x2.答案(1)49.5～50.5(2)相等(3)滑块的动能(4)压缩量的二次方3．(2019·广东深圳耀华实验学校月考)为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M表示(乙图中M包括小车与传感器质量，丙图中M包括小车和与小车相连的滑轮质量)，钩码总质量用m表示．(1)三组实验中需要平衡小车与长木板间摩擦力的是______(用甲、乙、丙表示)．(2)三组实验中需满足M≫m关系的是________．(3)若采用图甲所示方法研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”，M为小车总质量(其中小车自身质量用M0表示，车上所加砝码质量用m0表示)，所画出的实验图象如图所示．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车受到的拉力为F＝________，小车的质量为M0＝________.解析(1)三组实验都是用细线的拉力表示小车受到的合外力，所以都需要平衡摩擦力．(2)甲图中钩码的总质量对应的重力大小表示小车受到的合外力大小，乙图中小车受到的合外力用力传感器测出，丙图中小车受到的合外力则是测力计示数的2倍，因此三组实验中只有甲需要满足所挂钩...