2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：21 实验：探究动能定理
试卷更新日期：2020-10-30 类型：一轮复习
一、单选题
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1. 如图所示的实验装置，可用于探究力对静止物体做功与物体获得速度的关系。实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，下面操作正确的是（ ）
A、放开小车，小车能够自由下滑即可 B、放开小车，小车能够匀速下滑即可 C、放开拖着纸带的小车，小车能够自由下滑即可 D、放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可二、填空题
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2. 在探究外力做功与物体动能变化的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2 ， 测得所用重物的质量为1.00kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图所示，开始下落的点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别是62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力做的功为J，动能的增加量等于J（取两位有效数字）。结论是：在误差允许的范围内，。
三、实验探究题
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3. 某中学实验小组的同学利用如图1所示的实验装置完成了动能定理的验证，将带有遮光条的物块放在气垫导轨上，用细绳连接钩码并跨过光滑的定滑轮，并在靠近滑轮的位置固定一光电门，已知物块和钩码的质量分别为M、m，重力加速度为g。该小组的同学完成了如下的操作：
⑴用螺旋测微器测量了遮光条的宽度，如图2所示，则遮光条的宽度d=mm；
⑵将物块由远离定滑轮的一端无初速度释放，并测出释放点距离光电门的间距s；
⑶记录遮光条的挡光时间t，则物块通过光电门的瞬时速度表达式v = ；
⑷多次改变s，重复(2)(3)，如果利用图象完成实验的验证，该小组的同学用s为纵轴、 为横轴，发现该图象为过原点的直线，则该图象的关系式为（用已知量和测量量表示）。
4. 如图，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况．利用该装置可以完成“探究功与速度变化的关系”的实验。
(1)、打点计时器使用的电源是_______。A、直流电源 B、交流电源(2)、实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_______。A、把长木板右端垫高 B、改变小车的质量(3)、接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O．在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T．测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……，如图所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W= ， 打B点时小车的速度v=。
5. 如图所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
(1)、打点计时器使用的电源是________（填选项前的字母）。A、直流电源 B、交流电源(2)、实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是（填选项前的字母）。A．把长木板右端垫高 B．改变小车的质量
在不挂重物且（填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
A．打点计时器不打点 B．打点计时器打点
(3)、接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离分别为x1、x2、x3……，如图所示。
实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W＝ ， 打B点时小车的速度v＝。
6. 某兴趣小组用如图所示的装置验证动能定理。
(1)、有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用：
A、电磁打点计时器
B、电火花打点计时器 为使纸带在运动时受到的阻力较小，
应选择（选填“A”或“B”）；(2)、保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是（选填“甲”或“乙”）；(3)、消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如图所示。若测得BC两点之间的距离为1.24cm，则纸带上A点的速度 ；
(4)、测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L。小车动能的变化量可用 算出。砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g。实验中，小车的质量应（选填“远大于”“远小于”或“接近”）砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用 算出。多次测量，若W与 均基本相等则验证了动能定理。7. 某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图中小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为 当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺测量工具：
(1)、实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是（____）A、轻推小车，能够自由下滑即可 B、轻推小车，能够匀速下滑即可 C、轻推拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D、轻推拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(2)、若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度刚达到最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是（____）A、橡皮筋处于原长状态 B、橡皮筋仍处于伸长状态 C、小车在两个铁钉的连线处 D、小车已过两个铁钉的连线(3)、在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用图中纸带的部分进行测量。
8. 探究外力做功与物体动能变化关系的实验装置如图甲所示，根据实验中力传感器示数和纸带的测量数据等可分别求得外力对小车做的功和小车动能的变化。
(1)、关于实验，下列说法正确的是_____。A、实验中要始终满足钩码的质量远小于小车的质量 B、调整滑轮高度，使连接小车的细线与木板平行 C、改变钩码或小车的质量时必须重新平衡摩擦力(2)、图乙是某次实验时打出的一条纸带，把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个计时点未画出，用刻度尺测得各计数点到0点的距离分别为 ， ， ， ， ， ……已知小车质量为 ，本次实验中力传感器的示数为 ，打点计时器所用交流电的频率为 。则打点计时器从打点“0”到打点“5”过程中，外力对小车做的功 ，小车的动能变化 （结果均保留三位有效数字）。在不同次实验中测得多组外力做功 和对应的动能变化 数据，作出 图像如图丙所示，图线不经过坐标原点的原因是。9. 如图是某小组验证动能定理的实验装置，在滑块上安装一遮光条与拉力传感器，把滑块放在水平气垫导轨上，通过定滑轮的细绳与钩码相连，光电门安装在B处．测得滑块 含遮光条和拉力传感器 质量为M、钩码的总质量为m、遮光条的宽度为d，当地的重力加速度为 当气垫导轨充气后，将滑块在图示A位置由静止释放后，拉力传感器记录的读数为F，光电门记录的时间为 ．
(1)、实验中是否要求钩码总质量m远小于滑块质量M？ 填“是”或“否” ；(2)、测得AB之间的距离为L，则对滑块验证动能定理的表达式为 用以上对应物理量的符号表示 ；(3)、为减少实验误差，可采取的方法是______A、增大AB之间的距离 B、减少钩码的总质量 C、增大滑块的质量 D、减少遮光条的宽度．10. 如图所示是某同学探究动能定理的实验装置。已知重力加速度为g，不计滑轮摩擦阻力，该同学的实验步骤如下：
a．将长木板倾斜放置，小车放在长木板上，长木板旁放置两个光电门A和B，砂桶通过滑轮与小车相连；
b．调整长木板倾角，使得小车恰好能在细绳的拉力作用下匀速下滑，测得砂和砂桶的总质量为m；
c．某时刻剪断细绳，小车由静止开始加速运动；
d．测得挡光片通过光电门A的时间为Δt1 ， 通过光电门B的时间为Δt2 ， 挡光片宽度为d，小车质量为M，两个光电门A和B之间的距离为L；
e．依据以上数据探究动能定理。
(1)、根据以上步骤，你认为以下关于实验过程的表述正确的是________；A、实验时，先接通光电门，后剪断细绳 B、实验时，小车加速运动的合外力为F＝Mg C、实验过程不需要测出斜面的倾角 D、实验时应满足砂和砂桶的总质量m远小于小车质量M(2)、小车经过B的瞬时速度为vB＝。如果关系式在误差允许范围内成立，就验证了动能定理。11. 在“探究动能定理”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置，在水平气垫导轨上安装了两个光电门M、N滑块上固定一遮光条，细线绕过定滑轮滑块与力传感器相连，传感器下发悬挂钩码，已知遮光条的宽度为d，滑块和遮光条的总质量为m．
(1)、接通气源，滑块从A位置由静止释放，读出遮光条通过光电门M、N的时间分别为t1、t2 ， 力传感器的示数F，改变钩码质量，重复上述实验．①为探究在M、N间运动过程中细线拉力对滑块做的功W和滑块动量增量△Ek的关系，还需要测量的物理量（写出名称及符号）；
②利用实验中直接测量的物理量表示需探究的关系式为 ．
(2)、保持钩码质量不变，改变光电门N的位置，重复实验，根据实验数据做出从M到N过程中细线拉力对滑块做的功W与滑块到达N点时速度二次方v2的关系图象，如图乙所示，则图线的斜率表示 ， 图线在横轴上的截距表示 ．(3)、下列不必要的实验操作和要求有______（请填写选项前对应的字母）A、测量钩码的质量 B、调节气垫导轨水平 C、调节滑轮细线与气垫导轨平行 D、保证滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量．12. “探究功与速度变化的关系”实验装置如图所示。
(1)、实验中小车会受到阻力，可以使木板适当倾斜来“抵消”阻力的影响，需要将木板的侧适当垫高（填“左”或“右”）。(2)、某次橡皮筋对小车做功为W，打点计时器打出的纸带如图所示，A、B、C、…、G是纸带上标出的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出，则橡皮筋做功之后恢复原长对应的小车v=m/s（保留3位有效数字）。
(3)、若根据多次测量数据画出的W—v图像如图所示，可知W与v的可能正确的是
13. 某实验小组用如图所示的装置探究功和速度变化的关系：将小钢球从固定轨道倾斜部分不同位置由静止释放，经轨道末端水平飞出，落到铺着白纸和复写纸的水平地面上，在白纸上留下点迹。为了使问题简化，小钢球在轨道倾斜部分下滑的距离分别为L、2L、3L、4L…，这样在轨道倾斜部分合外力对小钢球做的功就可以分别记为W0、2W0、3W0、4W0…。
(1)、为了减小实验误差必须进行多次测量，在L、2L、3L、4L…处的每个释放点都要让小钢球重复释放多次，在白纸上留下多个点迹，那么，确定砸同一位置释放的小钢球在白纸上的平均落点位置的方法是；(2)、为了完成实验，除了测量小钢球离开轨道后的下落高度h和水平位移s，还需测量 。A、小钢球释放位置离斜面底端的距离L的具体数值 B、小钢球的质量m C、小钢球离开轨道后的下落高度h D、小钢球离开轨道后的水平位移x(3)、请用上述必要的物理量写出探究动能定理的关系式：W＝；(4)、该实验小组利用实验数据得到了如图所示的图象，则图象的横坐标表示（用实验中测量的物理量符号表示）。14. 某学习小组用如图甲所示的实验装置探究“动能定理”。他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
(1)、某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝mm。(2)、下列实验要求中必要的一项是 （请填写选项前对应的字母）。A、应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B、应将气垫导轨调至水平(3)、实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它做功的关系，处理数据时应作出的图象是 （填写选项前对应的字母）。A、t2﹣ B、M﹣F C、L﹣ D、 ﹣F2
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