热点34 探究动能定理原卷版.docx
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热点34探究动能定理原卷版
热点34探究动能定理
高考真题
1．（2019高考江苏卷物理10）（8分）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”）．
（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ΔEk=
算出．砝码盘、砝码和沙子的总质量为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ΔEk均基本相等则验证了动能定理．
2．（18分）（2017北京卷）如图1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（选填选项前的字母）。
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（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
（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2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=。
（4）以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据做出如图3所示的v2–W图像。
由此图像可得v2随W变化的表达式为_________________。
根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_________。
（5）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4中正确反映v2–W关系的是______________。
与图线斜率有关的物理量应是小车的质量。
3．（8分）（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=200.0g，钩码的质量为m=10.0g，打点计时器的电源为50Hz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=9.80m/s，利用W=mg
算出拉力对小车做的功W.利用Ek=
Mv2算出小车动能，并求出动能的变化量△Ek.计算结果见下表.
2.45
2.92
3.35
3.81
4.26
2.31
2.73
3.12
3.61
4.00
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，
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=__________.
4.（2018年4月浙江选考）
（1）用图1所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验时，除了图中已给出的实验器材外，还需要的测量工具有______
填字母
；
A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.弹簧测力计
（2）用图2所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时，释放重物前有以下操作，其中正确的是______（
填字母）；
A.将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上
B.手提纸带任意位置
C.使重物靠近打点计时器
（3）图3是小球做平抛运动的频闪照片，其上覆盖了一张透明的方格纸。
已知方格纸每小格的边长均为0.80cm。
由图可知小球的初速度大小为______m/s（结果保留两位有效数字）
最新模拟题
1.（2020江苏如东中学丹阳中学如皋中学联考）某中学实验小组采用如图
所示的装置探究功与速度的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。
打点计时器工作频率为
。
（1）实验中木板略微倾斜，这样做（ ）。
A.是为了使释放小车后，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外力对小车做的功
D.可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
（2）实验中先后用同样的橡皮筋
条、
条、
条……，并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车。
把第
次只挂
条橡皮筋对小车做的功记为
，第
次挂
条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为
，……；橡皮筋对小车做功后而获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。
根据第
次实验的纸带（如图
所示，图中的点皆为计时点）求得小车获得的速度为________
（保留两位有效数字）。
（3）若根据多次测量数据画出的
图象如图
所示，根据图线形状可知，对
与
的关系作出猜想肯定不正确的是（ ）。
A.
B.
C.
D.
2.（2020浙江温州模拟）如图1所示，用甲、乙两种装置分别做“探究功与速度的关系”实验，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左侧，另一端系在小车上，已知所用打点计时器电源频率为50Hz。
（1）用装置甲进行实验，把小桶和桶中砝码的总重力当作小车受到的拉力，求出合力对小车做功的具体数值时，应
A．细线必须与导轨平行
B．适当倾斜导轨以补偿小车运动过程中受到的阻力
C．需要用天平测量小车的质量
D．小桶和桶中砝码的总质量必须远小于小车的质量
（2）用乙装置进行实验时，应
A．测出单条橡皮筋对小车做功的数值
B．每次实验中橡皮筋拉伸的长度必须相同
C．适当倾斜导轨以补偿小车运动过程中受到的阻力
D．测出小车从静止到匀速运动过程中的平均速度
（3）经正确操作获得如图2所示两条纸带①和②，纸带上的a、b、c···均为打点计时器打出的点，读出纸带①上c、e两点间距离为cm，并求出该纸带c、e两点间的平均速度大小为m/s；
（4）图2中两条纸带①和②所对应的实验装置是
A．两条纸带均为用装置甲实验所得
B．两条纸带均为用装置乙实验所得
C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得
D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得
1．（6分）（2019湖北名校联盟三模）某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：
a．连接好实验装置如图所示．
b．将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．
c．在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上．
d.释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带．
（1）在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条．经测量、计算，得到如下数据：
①第一个点到第N个点的距离为40.0cm.
②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，拉力对小车做的功为______J，小车动能的增量为________J.（注：
g取9.80m/s计算结果均保留3位有效数字）
（2）此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因有_________（至少写出两条原因）：
2.（2019湖南长沙长郡中学二模）在课外兴趣小组实验时，某同学利用如图1所示的装置探究功与速度变化的关系。
操作步骤如下：
a．小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；
b．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a，小物块落点分别记为M2、M3、M4…；
c．测量相关数据，进行数据处理。
（1）为求出小物块抛出时的速度大小，需要测量下列物理量中的______（填正确答案标号）。
A．橡皮筋的原长x B．橡皮筋的伸长量△x
C．桌面到地面的高度h D．小物块抛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功分别记为W1、W2、W3、…，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、…．若功与速度的平方成正比，则若以W为横坐标、以L2为纵坐标作图，得到的图象是______
A．直线 B．抛物线 C．双曲线 D．无法确定
（3）若考虑物块从释放位置到桌子边沿克服阻力做的功，请在图2中画出
（2）中的大致图象形状；
（4）根据（3）中画出的图象______（“能”、“不能”）说明动能的增量与合力做功的关系。
.
预测考点一：
探究合力做功与速度变化的关系
【2年模拟再现】
1．（10分）（2019南京三模）如图甲所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过滑轮与质量为m的钩码相连，绳子的悬挂点与拉力传感器相连，遮光条宽度为d。
气源开通后，滑块在绳子拉力的作用下由静止释放，遮光条通过光电门的时间为△t，拉力传感器的读数为F．不计滑轮质量、不计滑轮轴、滑轮与轻质细绳之间的摩擦。
（1）某同学用螺旋测微器测遮光条宽度，螺旋测微器示数如图乙所示，d＝ mm。
（2）某学习小组的同学欲探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系，记录滑块释放时遮光条与光电门的距离L及其通过光电门的时间△t，得到一系列L和△t的数据，通过图象法处理数据时，为了获得线性图象应作 （选填“L﹣
”“L﹣
”或“L﹣（△t）2”）图象，该图象的斜率k＝ （用题中字母表示）。
（3）该小组同学利用所测数据计算发现：
绳子拉力F做的功总小于滑块动能的变化量。
若实验中数据的测量均是准确的，分析出现这一意外情况的可能原因是 。
A．“没有满足钩码质量m远小于滑块质量M”这一条件
B．滑块运动过程中存在阻力
C．没有调节气垫导轨水平
D．拉滑块的细绳与气垫导轨不平行
（4）在排除意外情况后，用上述装置和相应数据研究系统（含滑块、钩码）机械能是否守恒，若运动过程中系统机械能守恒，则满足下列 关系式。
A．F
＝
M（
）2 B．FL＝
（M+m）（
）2
C．mgL＝
M（
）2+
m（
）2 D．mg
＝
M（
）2+
m（
）2
2.（2019天津河西区模拟）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W.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、_______
_（填测量工具）
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
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
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．
3．（6分）（2019湖北四地七校考试联盟期末）高三学生小明和小华设计了一个物理实验来验证动能定理，实验装置如图所示，A、B为长木板上固定的两个光电门，已知当地重力加速度为g。
（1）他们利用游标卡尺测滑块上的遮光条的宽度，如图所示，则遮光条的宽度d＝ cm。
（2）垫高长木板右端，当长木板和水平面夹角为θ时，在O处沿斜面轻推滑块，测得滑块经过两光电门的时间相等，则滑块和长木板间动摩擦因数为 。
（3）将长木板水平放置，在O处给滑块一个瞬时冲量，使滑块依次滑过光电门A、B．测得滑块经过光电门A的时间为t1、滑块经过光电门B的时间为t2，两个光电门间距离为s，在误差允许的范围内，验证动能定理成立的式子为 （用题中已给字母表示）。
4.（2019年1月湖北黄冈市调研）某同学设计如图所示装置来探究动能定理在带有定滑轮的长木板上B位置固定一光电门，用重物通过细线拉小车使其自A位置由静止开始运动实验中，小车（含遮光条）的质量和重物质量均保持不变，通过成倍增加AB间距离s的方法进行多次实验验证。
该同学用游标卡尺测出遮光条的宽度d，用光电门连接的计时器可以显示出遮光片通过光电门的时间t，用米尺测出了AB间的距离s。
（1）该同学用游标卡尺测出遮光片的宽度d=0.572cm，则该同学用的是___________的游标卡尺（填“10分度”、“20分度”、“50分度”）；
（2）下列实验操作中必要的一项是___________（填选项前的字母）；
A.调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动
B.必须满足重物的质量远小于小车的质量
C.必须保证小车由静止状态开始释放
（3）本实验的主要误差来源有（写两条）：
___________、___________。
5.（5分）（2019浙江检测）如图所示,用图甲所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验、图乙所示装置做“验证机械能守恒定律”实验、图丙是“探究加速度与力、质量关系”实验。
（1）三个实验中哪个实验需要从同一位置释放 （填字母）;哪个实验需要平衡摩擦力 （填字母）
A.探究功与速度变化的关系
B.验证机械能守恒定律
C.探究加速度与力、质量关系
（2）用图丙完成“探究加速度与力、质量关系”实验时:
①下列说法正确的是 （填字母）
A.实验时先释放小车,再接通电源
B.实验所用打点计时器应该接直流电源
C.实验过程中,小车质量应该远大于悬挂的重物的质量
D.实验过程中,细线应该与长木板平行
②图丁为实验时获得的某条纸带,请根据图片提供的信息,计算打计数点x2时小车的速度为 m/s。
（2020三湘名校联盟第一次大联考）
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