2020届高考物理一轮复习讲练测专题5.6实验五探究动能定理(精练)【含答案】.pdf

实验五探究动能定理1(2019 甘肃省白银市一中期中)某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图8 所示。图 8(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和_电源(填“交流”或“直流”)。(2)实验主要步骤如下：.实验时，为使小车所受合力等于橡皮筋的拉力，在未连接橡皮筋前将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，启动电源，轻推小车，得到的纸带应该是图9 中的 _(填“甲”或“乙”)；图 9.使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，沿木板运动，此过程中橡皮筋对小车做的功记为 W；.再分别改用完全相同的2 条、3 条 橡皮筋作用于小车，每次释放小车时，除由静止释放外，还必须 _(填写相应实验条件)，使得每次每条橡皮筋对小车做的功都为W；.分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3、。如图10所示是实验中打出的一条纸带，为了测量小车获得的最大速度，应选用纸带的_部分进行测量；图 10.只有一条橡皮筋时，作出Wv 图象，则下列符合实际的图象是_。(3)若该小组实验时在遗忘了步骤 的情况下也完成了实验，那么当小车速度最大时，橡皮筋处于 _(填“伸长”或“原长”)状态。【答案】(1)交流(2)乙；从同一位置释放；GJ(或 HJ)；D(3)伸长【解析】(1)电磁打点计时器接46 V 的交流电源，电火花计时器接220 V 的交流电源。因此需要交流电源。(2)为使小车所受合外力等于橡皮筋的拉力，实验前必须平衡摩擦力，木板倾斜合适的角度，启动电源，轻推小车，使小车做匀速直线运动，得到的纸带应该是点迹均匀的乙。分别改用完全相同的 2 条、3 条 橡皮筋作用于小车，每次释放小车时除由静止释放外，还必须从同一位置释放，使得每次每条橡皮筋对小车做的功都为W。为了测量小车获得的最大速度，应选用纸带的点迹均匀部分即 GJ(或 HJ)部分进行测量；由动能定理有W12mv2，作出 Wv 图象，则符合实际的图象是D。(3)若该小组实验时在遗忘了步骤(即没有平衡摩擦力)的情况下也完成了实验，那么当小车速度最大时，橡皮筋拉力等于摩擦力，即橡皮筋处于伸长状态。2(2019 湖北仙桃一中期末)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某小组采用如图11甲所示的装置。图 11(1)关于此次实验下面说法合理的是_。A实验中若采取垫高木板一端作为平衡摩擦力的方法，改变小车质量重新做实验时必须重新平衡摩擦力B实验中要调节滑轮的高低，使滑轮和小车之间的细线保持水平C若使用沙桶和沙的总重力作为计算做功的恒力，用小车、沙桶和沙的总质量作为计算动能改变中的质量，实验中沙桶和沙的总质量必须远小于小车的质量D若在小车前端加装力传感器，用传感器的示数作为做功的恒力，实验中沙桶和沙的总质量可以不必远小于小车的质量(2)某同学实验时测出了小车位移x，算出了与之对应的速度v，作出了 v2x 图象如图乙所示，已知图线的斜率为k，则小车运动的加速度表达式为_。【答案】(1)D(2)ak2【解析】(1)设小车的质量为M，此时木板与水平面的夹角为，当平衡摩擦力时重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力，即Mgsin Mg cos ，改变小车的质量M 后，等式依然成立，故不需要重新平衡摩擦力，选项A 错误；调节滑轮的高度，使牵引木块的细线与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，选项B 错误；沙桶和沙减少的重力势能等于小车、沙桶和沙增加的动能之和，故实验中不需要沙桶和沙的总质量必须远小于小车的质量，选项C 错误，在实验中可以用传感器测出细线拉力大小，不是将沙桶和沙的重力作为小车的拉力，故不需要满足沙桶和沙的总质量远小于小车的质量，选项D 正确。(2)根据速度位移公式得v2v202ax，解得 v22axv20，则斜率k 2a，故 ak2。3(2019 内蒙赤峰市四中期末)某同学利用如图12 甲所示的实验装置验证动能定理。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一装有适量细沙的易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m。遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上 B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，d表示遮光片的宽度，L 表示 A、B 两点间的距离。滑块与导轨间没有摩擦力，用g 表示重力加速度。图 12(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片的宽度d _ cm。(2)该同学首先调整导轨倾角，让滑块恰好在A 点静止。剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则滑块受到的合外力的大小为_。(3)为验证从A 到 B 的过程中滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系，需要验证的关系式为_(用题目中所给的物理量符号表示)。【答案】(1)1.14(2)mg(3)mgL12Mdt2【解析】(1)宽度 d(110.4)mm 11.4 mm1.14 cm。(2)由于滑块恰好在A点静止，因此滑块所受重力沿斜面向下的分力等于易拉罐及细沙所受的总重力 mg，又由于斜面与滑块间无摩擦，因此滑块下滑时，受到的合外力的大小等于mg。(3)设滑块到达B 点的速度为v，则本实验应该验证mgL12Mv2，而 vdt，代入可得mgL12Mdt2。4(2019 陕西省延安市一中期中)某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系(1)下列叙述正确的是_.A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C放小车的长木板应该尽量使其水平D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出(2)实验中，某同学得到了一条如图乙所示的纸带这条纸带上的点距并不均匀，下列说法正确的是_.乙A纸带的左端是与小车相连的B纸带的右端是与小车相连的C利用 E、F、G、H、I、J 这些点之间的距离来确定小车的速度D利用 A、B、C、D 这些点之间的距离来确定小车的速度(3)实验中木板略微倾斜，这样做_.A是为了释放小车后，小车能匀加速下滑B是为了增大小车下滑的加速度C可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功D可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动(4)若根据多次测量数据画出的Wv 图象如图丙所示，根据图线形状，可知对W 与 v 的关系符合实际的是图丙中的_.丙【答案】(1)D(2)BD(3)CD(4)C【解析】(1)橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足W12mv2的关系，所以当小车质量一定时，W与 v2成正比，只需要看W 与 v2是否成正比即可，故A 错误；实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系，故 B 错误；从纸带上看出，小车先加速运动后匀速运动，这样的话就需要平衡摩擦力，故木板应该是倾斜的，故C 错误；利用打点计时器得到打点纸带时应先接通电源，后让纸带运动，故D 正确(2)纸带右端密集，故纸带的右端是与小车相连的，要测量最大速度，应该选用点迹间距均匀的部分，即应选用纸带的A、B、C、D 部分进行测量，故B、D 正确，A、C 错误(3)使木板倾斜，小车受到的摩擦力与小车所受重力的分量大小相等，在不施加拉力时，小车在斜面上受到的合力为零，小车可以在斜面上静止或做匀速直线运动；小车与橡皮筋连接后，小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，故A、B 错误，C、D 正确(4)实验研究发现，W 与 v2成正比，故W 与 v的图象应该是向上弯曲的曲线，故C 正确，A、B、D 错误5(2019 四川省德阳一中期末)在“探究功与速度变化的关系”实验中，某同学设计了如图甲所示的实验方案：使小物块在橡皮筋的作用下沿水平桌面被弹出，第二次、第三次操作时分别改用2 根、3 根同样的橡皮筋将小物块弹出测出小物块被弹出时的速度，然后找到牵引力对小物块做的功与小物块速度的关系(1)要测得小物块被弹出后的水平速度，需要测量哪些物理量_(填正确答案标号，g已知)A小物块的质量m B橡皮筋的原长xC橡皮筋的伸长量 x D桌面到地面的高度hE小物块抛出点到落地点的水平距离L(2)用测量的物理量表示获得速度大小的表达式_.(3)能够实现橡皮筋对小物块做功整数倍变化的是_.A增加相同橡皮筋的条数，使小物块每次从同一位置释放B橡皮筋两端固定，使橡皮筋的伸长量依次加倍C橡皮筋两端固定，使橡皮筋的长度依次加倍D释放小物块的位置等间距的变化(4)根据实验数据做出Wv2的图象如图乙所示，图线不通过原点的原因是_.【答案】(1)DE(2)vLg2h(3)A(4)物块在桌面上运动时要克服摩擦力做功【解析】(1)(2)物块离开桌面后做平抛运动，竖直方向h12gt2，水平方向Lvt，解得 v Lg2h，要测物块被弹出时的速度，需要测量桌面到地面的高度h，小物块抛出点到落地点的水平距离 L，故 D、E 正确(3)实验时，选择相同的橡皮筋，使橡皮筋的形变量相同，通过改变橡皮筋的条数改变橡皮筋对小车所做的功，故A 正确，B、C、D 错误(4)物块在桌面上运动时，弹力对物块做正功，摩擦力对物块做负功，由于物块要克服摩擦力做功，则图象不过原点6.(2019山东省聊城一中期中)“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用 2条、3 条、4 条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第2 次、第 3 次、第 4 次 实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出(1)关于该实验，下列说法正确的是_.A打点计时器可以用干电池供电B实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力C每次实验小车必须从同一位置由静止弹出D利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wv2m、Wv3m，W2vm、W3vm 的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系(2)如图所示，给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带，测得 A、B、C、D、E 相邻两点间的距离分别为AB1.48 cm，BC1.60 cm，CD1.62 cm，DE1.62 cm；已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度vm_m/s.(结果保留两位有效数字)【答案】(1)CD(2)0.81【解析】(1)打点计时器必须用交流电，A 项错误；实验仪器安装时，必须平衡摩擦力，B 项错误；每次实验小车必须从同一位置由静止弹出，C 项正确；根据所得数据分别作出橡皮筋所做的功W 与小车获得的最大速度或小车获得的最大速度的平方、立方等图象，找出合力做的功与物体速度变化的关系，D 项正确(2)小车获得的最大速度vmxt1.62 1020.02m/s0.81 m/s.7.(2019广东省中山一中期末)某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系小物块在1 条橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平拋落至水平地面上，落点记为M1；在钉子上分别套上2条、3 条、4 条、同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤，小物块落点分别记为M2、M3、M4、；测量相关数据，进行数据处理(1)为求出小物块拋出时的动能，需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号)A小物块的质量m B橡皮筋的原长xC橡皮筋的拉长量 x D桌面到地面的高度hE小物块拋出点到落地点的水平距离L(2)将几次实验中橡皮筋对小物块做的功分别记为W1、W2、W3、，小物体拋出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、.若功与速度的二次方成正比，则应以W 为纵坐标、_为横坐标作图，才能得到一条直线(3)由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于_(填“偶然误差”或“系统误差”)【答案】(1)ADE(2)L2(3)系统误差【解析】(1)根据动能的定义Ekmv22可知，要求出Ek，需要测量m、v.而小物块离开桌面做平拋运动，有 h12gt2，Lvt，得 vLg2h，因此，只要测出L、h，就可知 v，选项 A、D、E 正确(2)因 vLg2h，所以若Wv2，则 WL2(g、h 为常量)，应以 L2为横坐标(3)小物块与桌面之间的摩擦不可避免，属于系统误差8(2019 广西省崇左一中期末)在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中(装置如图甲)：甲(1)下列说法哪一项是正确的_.(填选项前的字母)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)乙【答案】(1)C(2)0.653【解析】(1)平衡摩擦力时不需要将钩码挂在小车上，选项A 错误；为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，选项B 错误；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，选项C 正确(2)由题中纸带可知，打B 点时小车的瞬时速度为v18.595.53 1022 0.1m/s0.653 m/s.9(2019 甘肃兰州一中模拟)某同学为探究“合外力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，操作步骤为：按图 1 摆好实验装置，其中小车质量M0.20 kg，钩码总质量m0.05 kg.先接通打点计时器的电源(电源频率为f50 Hz)，然后释放小车，打出一条纸带图 1(1)他在多次重复实验得到的纸带中选取出自认为满意的一条，如图2 所示，把打下的第一点记作 0，选取点迹清晰的三个相邻计数点标记为1、2、3(相邻计数点间还有4 个点未画出)，用刻度尺测得计数点1、2、3 到 0 点的距离分别为d125.6 cm，d236.0 cm，d348.0 cm.他把钩码重力作为小车所受合外力(g 取 9.8 m/s2)，算出打下0 点到打下点2 过程中合力做功W_J，把打下点 2 时小车的动能作为小车动能的改变量，算得Ek_J(结果保留三位有效数字)图 2(2)根据此次实验探究的结果，他并没能得到“合外力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差较大你认为产生这种情况的原因可能是_(写出一条即可)【答案】(1)0.1760.125(2)没有平衡摩擦力或钩码的质量没有满足远小于小车的质量的条件【解析】(1)由题意，合力做功为W mgd2 0.176 J；打下点2 时小车的速度v2d3d12T1.12 m/s，此时小车的动能Ek12Mv22 0.125 J.(2)由于钩码重力做功大于小车动能增加量，其原因一定是合外力小于钩码的重力，所以可能的原因是未平衡摩擦力或钩码的质量没有满足远小于小车的质量的条件10.(2019广东省清远一中期中)某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离s_cm.(2)测量挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门1 和 2 所用的时间 t1和 t2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是_(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？_(填“是”或“否”)【答案】(1)50.00(2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M(3)否【解析】(1)两光电门中心之间的距离s70.30 cm20.30 cm50.00 cm.(2)由于该实验验证的是动能定理，故还需要知道滑块、挡光条和拉力传感器的总质量(3)由于拉力可以通过拉力传感器的读数直接得到，故不需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量11(2019 山东省淄博一中模拟)某校物理兴趣小组利用如图甲所示装置探究合力做功与动能变化的关系在滑块上安装一遮光条，系轻细绳处安装一拉力传感器(可显示出轻细绳中的拉力)，把滑块放在水平气垫导轨上A 处，细绳通过定滑轮与钩码相连，光电门安装在B 处气垫导轨充气，将滑块从 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 t.(1)用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，则宽度为_mm.(2)多次改变钩码的质量(拉力传感器记录的读数F 相应改变)，测得多组F 和 t 数据，要得到线性变化图象，若已经选定F 作为纵坐标，则横坐标代表的物理量为_.A t B(t)2C.1 tD.1 t2(3)若正确选择横坐标所代表的物理量后，得出线性变化图象的斜率为k，且已经测出A、B 之间的距离为s，遮光条的宽度为d，则滑块质量(含遮光条和拉力传感器)的表达式为M_.【答案】(1)2.560(2)D(3)2skd2【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度为2.5 mm，可动刻度为6 0.01 mm0.060 mm，所以最终读数为 2.5 mm0.060 mm2.560 mm，即遮光条的宽度d2.560 mm.(2)滑块通过光电门B 的速度vd t，根据动能定理得Fs12Mv2，则 FMd22s1 t2，要得到线性变化图象，若已经选定F 作为纵坐标，则横坐标代表的物理量为1 t2，故 D 正确，A、B、C 错误(3)根据 FMd22s1 t2可知，F1 t2图象的斜率kMd22s，解得 M2skd2.12(2019 安徽省亳州一中模拟)为验证“动能定理”，即：合外力对物体做的功等于物体动能的变化，实验装置如图甲，木板倾斜构成斜面，斜面B 处装有图乙所示的光电门(1)如图丙，用10 分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d_cm.(2)装有挡光条的物块由A 处静止释放后沿斜面加速下滑，读出挡光条通过光电门的挡光时间t，则物块通过B 处时的速度为_(用字母 d、t 表示)(3)测得 A、B 两处的高度差为H，水平距离L；已知物块与斜面的动摩擦因数为，为了完成实验，还必须知道的物理量是_.(4)如果实验结论得到验证，则以上各物理量之间的关系满足：H_(用字母表示)【答案】(1)0.52(2)dt(3)当地的重力加速度g(4)d22gt2L2gt2【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为0.5 cm，游标读数等于0.1 2 mm0.2 mm0.02 cm，所以最终读数为0.5 cm0.02 cm0.52 cm.(2)物块通过光电门时的速度为vdt.(3)根据物块下滑过程中，重力与滑动摩擦力做的功，等于动能的增加，则12mv2B mgH mg cos Lcos mgHmgL，为了完成实验，还必须知道的物理量是重力加速度g.(4)根据动能定理得12mv2BmgH mgL，解得 Hd2t2 2gL2gd22gt2L2gt2.13(2019 哈尔滨三中模拟)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲)：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)乙【答案】(1)C(2)0.653【解析】本实验与“验证牛顿运动定律”实验的思想、方法类似(1)平衡摩擦力是使小车所受重力沿平行于板面方向上的分力与小车所受摩擦力相平衡故应该避免小车再受其他力，应将细线与小车断开，选项 A 错误对钩码 mgFTma，对小车 FTMa，解得 FTMMm mgmg1mM，当 m M时，FT约等于 mg，选项 B 错误实验时要充分利用纸带，故应使小车靠近打点计时器，选项C 正确(2)交流电频率为50 Hz，则周期T1f 0.02 s由运动学公式知，B 点瞬时速度大小为AC 中间时刻的速度大小，即vBxAC2t18.595.532 5 0.02 102 m/s0.653 m/s.14(2019 河北省衡水二中模拟)利用如图甲所示的装置可以进行很多力学实验甲(1)下列说法正确的是_.A若做“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”实验，需要平衡摩擦力，其方法是，将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察小车是否做匀速运动B若研究匀变速直线运动，不需要平衡摩擦力，需要使砂和砂桶的质量远小于小车和砝码的总质量C若探究合外力做功与物体动能变化的关系，把砂和砂桶所受的重力做的功作为合外力做的功，需要平衡摩擦力(2)利用该装置进行实验时，下列说法正确的是_.A若打点计时器为电火花打点计时器，则应接46 V、频率为50 Hz 的交流电源，打下纸带上相邻两个点的时间间隔为0.02 s B实验时，可以先放开小车后接通电源C实验开始时，应该让小车靠近打点计时器D实验开始前，应该调节定滑轮，使拉小车的细线与长木板平行(3)根据实验中得到的一条纸带计算出打下A、B、C、D、E、F 六个点时小车的速度并描绘到vt 图象中(如图乙所示)，请你画出小车的vt 图象由图象可得出小车的加速度为_m/s2.(结果保留两位有效数字)乙【答案】(1)C(2)CD(3)0.4【解析】(1)做“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”实验时，需要平衡摩擦力，其方法是，将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，选项A 错误；研究匀变速直线运动时，不需要平衡摩擦力，也不需要使砂和砂桶的质量远小于小车和砝码的总质量，选项 B 错误；探究合外力做功与物体动能变化的关系，如果把砂和砂桶所受的重力做的功作为合外力做的功，需要平衡摩擦力，选项C 正确(2)若打点计时器为电火花打点计时器，则所接的电源应为220 V、50 Hz 的交流电源，打下纸带上相邻两个点的时间间隔为0.02 s，选项 A 错误；实验时，必须先接通电源让打点计时器稳定工作后再放开小车，选项B 错误；实验开始时，让小车靠近打点计时器可以使纸带上获得更多的计数点，选项 C 正确；拉小车的细线与长木板平行，可使小车和砝码所受的力沿长木板方向，选项D正确(3)将图中的点拟合成直线，作出vt 图象，图线斜率的大小等于小车的加速度的大小，a v t0.60.40.50m/s2 0.4 m/s2.15(2019 北京 101 中学模拟)为了探究动能改变与合外力做功的关系，某同学设计了如下实验方案：第一步：把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M 的滑块通过细绳与质量为m 的带夹子的重锤跨过定滑轮相连，重锤后连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示打出的纸带如图丙所示甲乙丙请回答下列问题：(1)已知 O、A、B、C、D、E、F 相邻计数点间的时间间隔为 t，O 点为打点计时器打下的第一点，根据纸带求滑块运动的速度，打点计时器打B 点时滑块运动的速度vB_.(2)已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块_(写出物理量名称及符号，只写一个物理量)，合外力对滑块做功的表达式W合 _.(3)算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE 段合外力对滑块所做的功W以及在 A、B、C、D、E 各点的速度v，以 v2为纵轴、W 为横轴建立直角坐标系，描点作出v2W 图象，可知该图象是一条_，根据图象还可求得_.【答案】(1)x3x12 t(2)下滑的位移xmgx(3)过原点的直线滑块的质量M【解析】(1)由打出的纸带可知B 点的速度为vBx3x12 t；(2)由功的定义式可知还需要知道滑块下滑的位移x，由动能定理可知W合 Ek，即 mgx Ek；(3)v2 W 图象应该为一条过原点的直线，根据 Ek12Mv2可求得 M 的值16.(2019福建省莆田一中模拟)用如图甲所示装置来探究功和动能变化的关系木板上固定两个完全相同的遮光条A、B，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计C 相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D 上，轨道放在水平桌面上，P 为小桶(内有沙子)，滑轮质量、摩擦不计，重力加速度为g.(1)实验中轨道应倾斜一定角度，这样做目的是A为了使释放木板后，木板能匀加速下滑B为了增大木板下滑的加速度C可使得细线拉力做的功等于合力对木板做的功D可使得木板在未施加拉力时能匀速下滑(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度dcm.(3)实验主要步骤如下：测量木板、遮光条的总质量M，测量两遮光条的距离L，按甲图正确连接器材将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数F 及遮光条 B、A 先后经过光电门的时间为t1、t2，则遮光条B、A 通过光电门的过程中木板动能的变化量 Ek，合外力对木板做功W，(用字母 M、t1、t2、d、L、F 表示)在小桶中增加沙子，重复的操作比较 W、Ek的大小，得出实验结论(4)若在本实验中轨道水平放置，其他条件和实验步骤不变，假设木板与轨道之间的动摩擦因数为 .测得多组F、t1、t2的数据，并得到F 与1t221t21的关系图象如图丙已知图象在纵轴上的截距为 b，直线的斜率为k，求解 (用字母 b、d、L、k、g 表示)【答案】(1)CD(2)0.170(3)Md22(1t221t21)FL(4)bd22kgL【解析】(1)木板略微倾斜的目的是平衡摩擦力(Mgsin Ff)，小车就能做匀速直线运动，小车连上细绳后拉力等于其合力，细线的拉力对小车做的功等于合力对小车做的功，故C、D正确(2)游标卡尺的读数先读出主尺的刻度数：1 mm，游标尺的刻度第14 个刻度与上边的刻度对齐，所以读数为：0.05 mm140.70 mm，总读数为：1 mm0.70 mm1.70 mm 0.170 cm.(3)小车通过B 时的速度vBdt1，小车通过A 时的速度vAdt2，则 Ek12Mv2A12Mv2BMd22(1t221t21)光滑的滑轮两端的细绳拉力处处相同，弹簧测力计的示数显示的是细绳的拉力F 即为小车的合外力，故 W FL.(4)当轨道水平放置时，对小车由动能定得(F Mg)LMd22(1t221t21)，解得 FMd22L(1t221t21)Mg，结合 F 与1t221t21的关系图象可知斜率Md22Lk，纵截距bMg，联立解得 bMgbd22kgL.17(2019 安徽省合肥一中模拟)某学习小组用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dm m.(2)下列实验要求中不必要的一项是(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应使 A 位置与光电门间的距离适当大些C应将气垫导轨调至水平D应使细线与气垫导轨平行(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所做功的关系，处理数据时应作出的图象是(请填写选项前对应的字母)A作出“tF 图象”B作出“t2F 图象”C作出“t21F图象”D作出“1tF2图象”【答案】(1)2.25(2)A(3)C【解析】(1)由图知第5 条刻度线与主尺对齐，则d2 mm5 0.05 mm2.25 mm；(2)拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小无关，故A 不必要；应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B 是必要的；应将气垫导轨调节水平，保持拉线方向与木板平面平行，这样拉力才等于合力，故C、D 是必要的；本题选不必要的，故选A.(3)根据牛顿第二定律得aFM，那么(dt)22(FM)L解得：t2Md22LF.所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出1t2F 图象或作出t21F图象，故 C 正确18(2019 江西省赣州二中模拟)某同学利用如图甲所示的装置验证动能定理固定并调整斜槽，使它的末端O 点的切线水平，在水平地面上依次铺放好木板、白纸、复写纸将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并根据落点位置测量出小球平抛的水平位移 x.改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下：高度 H(h 为单位长度)h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 水平位移x/cm5.5 9.1 11.7 14.2 15.9 17.6 19.0 20.6 21.7(1)已知斜槽倾角为，小球与斜槽之间的动摩擦因数为，斜槽底端离地的高度为y，不计小球与水平槽之间的摩擦，小球从斜槽上滑下的过程中，动能定理若成立应满足的关系式是；(2)以 H 为横坐标，以为纵坐标，在坐标纸上描点作图，如图乙所示；(3)由第(1)、(2)问，可以得出结论；(4)受该实验方案的启发，某同学改用图丙的装置实验他将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一位置固定，仍将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并测量小球击中木板时平抛下落的高度d，他以 H 为横坐标，以为纵坐标，描点作图，使之仍为一条倾斜的直线，也达到了同样的目的【答案】(1)1tan x24y(2)x2(3)在实验误差允许的范围内，小球运动到斜槽低端的过程中合外力对小球所做的功等于小球动能的增量(4)1d【解析】(1)设小球离开斜槽时的速度为v，根据平抛运动的规律得：xvt，y12gt2，联立得：vxg2y，小球在斜槽上滑下过程中，重力和摩擦力做功，则合力做的功为：WmgHmg cos Hsin mgH 1tan，小球动能的变化量 Ek12mv212m xg2y2mgx24y，则小球从斜槽上滑下的过程中，动能定理若成立应满足的关系式是mgH1tan mgx24y，化简得：H1tan x24y；(2)根据上题结果可知，以H 为横坐标，以x2为纵坐标，在坐标纸上描点作图，如图乙所示；(3)由第(1)、(2)问，结合图象可得：在实验误差允许的范围内，小球运动到斜槽底端的过程中，合外力对小球所做的功等于小球动能的增量；(4)根据平抛运动的规律有：vxtx2dgxg2d，则动能定理表达式为：mgH 1tan12mv2mgx24d，化简得：H 1tan x241d，故以 H 为横坐标，以1d为纵坐标，描点作图，使之仍为一条倾斜的直线19(2019 山东临沂二中调研)如图甲所示，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)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力正确操作方法是(选填选项前的字母)A把长木板右端垫高B改变小车的质量在不挂重物且(选填选项前的字母)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计时器不打点B计时器打点(2)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 如图乙所示实验中，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.(3)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图丙中正确反映v2W 关系的是【答案】(1)AB(2)mgx2x3x12T(3)A【解析】(1)平衡摩擦力的方法是：把木板一段垫高，让小车滑下，当小车匀速运动时，就意味着摩擦力抵消了，故选A；平衡摩擦力时，应当让打点计时器打点，因为打点计时器也会有摩擦力，故选 B；(2)由于近似认为拉力等于重力，所以拉力做功为W mgx2；中间时刻的速度等于该段时间内的平均速度，所以B 点的速度等于AC 段的平均速度，即vx3x12T；(3)如果实验中完全消除了摩擦力和其他阻力，那么重物重力做的功就等于重物和小车动能的增加量；即：W12(M m)v2，质量都是定值，所以v2与 W 成正比，故选A.20.(2019 湖北武汉二中质检)利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如图7 所示。图 7 实验主要步骤如下：在水平桌面上放置气垫导轨，将它调至水平；用游标卡尺测量遮光条的宽度d；由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离L；将滑块移至光电门1 左侧某处，待托盘静止不动时，释放滑块，从固定在滑块上的拉力传感器读出细线拉力的大小F，从数字计时器读出遮光条通过光电门1 的时间 t1,通过光电门2 的时间 t2；用天平称出滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M。回答下列问题：(1)以滑块(包含遮光条和拉力传感器)为研究对象，在实验误差允许的范围内，若满足关系式_(用测量的物理量的字母表示)，则可认为验证了动能定理；(2)关于本实验，某同学提出如下观点，其中正确的是_；A理论上，遮光条的宽度越窄，遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度B牵引滑块的细绳应与导轨平行C需要考虑托盘和砝码受到的空气阻力对实验结果产生的影响D托盘和砝码的总质量m 必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M【答案】(1)FL12M(d t2)212M(d t1)2(2)AB【答案】(1)滑块经过两光电门的速度分别为v1d t1、v2d t2，对滑块运用动能定理有FL 12M(d t2)212M(d t1)2。(2)理论上，遮光条的宽度越窄，通过光电门的时间越短，遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度，A 正确；牵引滑块的细绳应与导轨平行，若不平行，则细绳对滑块拉力方向就在不停变化，其做功变为变力做功而导致无法计算，故B 正确；本实验的研究对象是滑块，故不需要考虑托盘和砝码受到的空气阻力做功，C 错误；该实验细绳拉力直接可以用传感器测量，故托盘和砝码的总质量m 不用必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M，D 错误。1.（2019江苏卷）某兴趣小组用如题10-1图所示的装置验证动能定理（1）有两种工作频率均为50 Hz 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”）；（题 10-1 图）（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，其中的一段如题10-2 图所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A 点的速度 vA=m/s；（题 10-2 图）（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 Ek=212AMv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W=mgL算出，多次测量，若W 与 Ek均基本相等则验证了动能定理。【答案】（1）B（2）乙（3）0.31（0.300.33 都算对）（4）远大于【解析】（1）为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选电火花打点计时器即B；（2）当小车开始运动时有小车与木板间的摩擦为最大静摩擦力，由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，所以甲同学的看法错误，乙同学的看法正确；（3）由图可知，相邻两点间的距离约为0.62 cm，打点时间间隔为0.02 s，所以速度为0.0062m/s0.31 m/s0.02svt；（4）对小车由牛顿第二定律有：TMa，对砝码盘由牛顿第二定律有：mgTma，联