高考物理一轮复习专题24探究动能定理练.docx

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高考物理一轮复习专题24探究动能定理练

专题24探究动能定理（练）

1．“探究动能定理”的实验装置如图所示，当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0。

当用4条、6条、8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2W0、3W0、4W0……，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。

关于该实验，下列说法正确的是。

A．本实验不需要平衡摩擦力

B．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等

C．每次实验中应使小车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，依次做出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm……的图象，直到找出合力做功与物体速度变化的关系。

【答案】CD

【名师点睛】

（1）实验原理：

橡皮筋的弹性势能转化为小车的动能，实验中用到多条橡皮筋，就要求每次橡皮筋相同且被拉长的一样多，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系；

（2）橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足：

W=

mv2的关系，所以当小车质量一定时：

W与v2成正比．

2．．用如图2所示装置做“验证动能定理”的实验。

实验中，小车碰到制动挡板时，钩码尚未到达地面。

①为了保证细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是（选填选项前的字母）。

A．在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力

B．在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力

C．调节木板左端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行

D．所加钩码的质量尽量大一些

②图3是某次实验中打出纸带的一部分。

O、A、B、C为4个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为50Hz。

通过测量，可知打点计时器打B点时小车的速度大小为m/s。

③甲同学经过认真、规范地操作，得到一条点迹清晰的纸带。

他把小车开始运动时打下的点记为O，再依次在纸带上取等时间间隔的1、2、3、4、5、6等多个计数点，可获得各计数点到O的距离s及打下各计数点时小车的瞬时速度v。

图4是根据这些实验数据绘出的v2-s图像。

已知此次实验中钩码的总质量为0．015kg，小车中砝码的总质量为0．100kg，取重力加速度g=9．8m/s2，则由图像可知小车的质量为kg（结果保留两位有效数字）。

④在钩码质量远小于小车质量的情况下，乙同学认为小车所受拉力大小等于钩码所受重力大小。

但经多次实验他发现拉力做的功总是要比小车动能变化量小一些，造成这一情况的原因可能是（选填选项前的字母）。

A．滑轮的轴处有摩擦

B．小车释放时离打点计时器太近

C．长木板的右端垫起的高度过高

D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力

【答案】

（1）C；B

（2）①AC②0．36③0．18~0．19

C

③对小车，以及所挂的钩码合体分析可知，系统的合力做功即为重力对钩码所做的功，由系统列动能定律可知，M钩gs=（M车+M砝+M钩）V2/2-0推导出V2=2M钩gs/（M车+M砝+M钩）故得到倾斜直线的斜率K=2M钩g/（M车+M砝+M钩）代值计算可以得到车的质量。

由于平衡了摩擦力，故绳子拉力所做的功应为车子合力的功，但由于拉力的功要小于小车的动能的变化，说明除去拉力做正功外，还有拉力做了正功，则这个力可能就是由于木板过高所致的重力做的正功。

故可能的是C。

【名师点睛】常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础，知道纸带数据分析的原理，用平均速度表示瞬时速度。

3．某实验小组采用如图甲所示的装置来探究“功与速度变化的关系”，实验中，小车经过光电门时，钩码尚未到达地面。

（1）实验步骤如下：

第一步：

用螺旋测微器测得挡光片的宽度

如图乙所示，则

。

第二步：

把挡光片固定在小车上，把小车放到轨道上，用细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘，

第三步：

保持轨道水平，在砝码盘里放适量砝码，让小车由静止开始做匀加速运动，释放后，记录光电门的挡光时间

，测出光电门距离挡光片前端的距离

，

第四步：

小车仍由同一点静止释放，仅移动光电门，改变x，多次实验并记录数据，

第五步：

关闭电源，通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合外力做功与速度变化的关系。

（2）实验中，该小组同学通过研究小车位移

与挡光时间

的关系从而得到合外力做功与速度变化的关系，为了使图象呈现线性关系，该组同学应作图象。

（填序号）

A、

B、

C、

D、

【答案】

（1）

（

）；

（2）D

【名师点睛】常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础，知道光电门测速的原理，用平均速度表示瞬时速度。

4．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所示，实验主要步骤如下：

（1）实验时，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，不断调整使木板倾斜合适的角度，打开打点计时器，轻推小车，最终得到如图所示的纸带，这样做的目的是为了。

（2）使小车在一条橡皮筋的作用下由某位置静止弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为。

（3）再用完全相同的2条、3条……橡皮筋作用于小车，每次由静止在（填“相同”或“不同”）位置释放小车，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W……

（4）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；

（5）作出W—v图象，则下列符合实际的图象是（填字母序号）．

【答案】

（1）平衡摩擦力；

（2）小车得到的动能；（3）相同；（5）D．

【解析】

（1）实验时，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，不断调整使木板倾斜合适的角度，打开打点计时器，轻推小车，最终得到如图所示的纸带，这样做的目的是为了平衡摩擦力。

（2）使小车在一条橡皮筋的作用下由某位置静止弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为小车得到的动能。

（3）再用完全相同的2条、3条……橡皮筋作用于小车，每次由静止在相同位置释放小车，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W……

（5）根据动能定理可知：

，可知W-v图线是D所示．

【名师点睛】此题考查了探究力对物体做功与物体获得速度的关系实验；关键是知道实验的原理、步骤及注意事项等，尤其是关键的步骤应该弄懂弄通，例如为什么要平衡摩擦力，以及平衡摩擦力的方法等问题以及对小车合力功是怎么量度等等问题．

1．2009年在韩国江陵举办的世界冰壶锦标赛上，中国女子冰壶队在决赛中战胜冬奥会冠军瑞典女子冰壶队，第一次获得冰壶世界冠军。

若运动员以一定的初速度将冰壶沿水平面推出，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化图线如图所示，已知冰壶质量为20kg，g取10m/s2，则冰壶受到的阻力大小为________N，滑行时间等于s。

【答案】16；10。

【名师点晴】后者也可以用动量定理解题，即ft=mv，故t=10s；所以我们解这类题的时候需要将图像中的条件转化为具体的物理情景，即初始的动能可以转化为初始的速度，当冰壶滑行时，只受摩擦力的作用，故产生的加速度是负的，最后的速度为0，由这些条件即可求题中的物理量了。

2．某实验小组用如图甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功。

实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右做匀减速运动。

图乙是重物落地后打点计时器打出的纸带，纸带上的小黑点是计数点，相邻的两计数点之间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。

已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz。

（1）可以判断纸带的________（填“左端”或“右端”）与木块连接。

根据纸带提供的数据可计算出打点计时器在打下A点、B点时木块的速度vA、vB，其中vA＝________m/s。

（结果保留两位有效数字）

（2）要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB，还应测量的物理量是________。

（填入物理量前的字母）

A．木板的长度lB．木块的质量m1

C．木板的质量m2D．重物的质量m3

E．木块运动的时间tF．AB段的距离xAB

（3）在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的表达式WAB＝________。

（用vA、vB和第

（2）问中测得的物理量的符号表示）

【答案】

（1）右端0．72

（2）B

【名师点睛】通过匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度计算物块过A点的速度；再利用动能定理，对物块在减速过程列出动能的变化和合外力做功的关系式。

3．为了验证动能定理，某学习小组在实验室组装了如图的装置外，还备有下列器材：

打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙。

他们称量滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为

，当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小桶时，滑块处于静止状态，要完成该实验，则：

（1）还缺少的一个实验器材是。

（2）实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，首先做做的步骤是；实验时为保证细线的拉力与沙、小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的总质量应满足的实验条件是。

（3）在

（2）问的基础上，让小桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出该两点的间距为L、打下该两点时滑块的速度大小为

、

（

），已知当地的重力加速度为

，写出实验要验证的动能定理表达式（用题中所给的字母表示）。

【答案】

（1）刻度尺；

（2）平衡摩擦力，

；（3）

【名师点睛】明确实验原理是解决实验问题的关键，本实验的关键是两个问题，一个是怎样才能使滑块受到的合力是绳子的拉力，再一个是怎样才能使绳子拉力近似等于小桶的重力。

4．在“探究功与物体速度变化的关系”实验中，某实验探究小组的实验装置如图甲所示。

木块从A点静止释放后，在1根弹簧作用下弹出，沿水平长木板运动到B1点停下，O点为弹簧原长时所处的位置，测得OB1的距离为L1，并将此过程中弹簧对木块做的功记为W。

用完全相同的弹簧2根、3根……并在一起进行第2次、第3次……实验，每次实验木块均从A点释放，木块分别运动到B2、B3……停下，测得OB2、OB3……的距离分别为L2、L3……，弹簧对木块做的功分别记为2W、3W……，做出弹簧对木块做功W与木块停下的位置距O点的距离L的W-L图象，如图乙所示。

①根据图线分析，弹簧对木块做功W与木块在O点的速度v0之间的关系为。

A．W与v0成正比B．W与v0成线性关系

C．W与v0的二次方成正比D．W与v0的二次方成线性关系

②图线与纵轴交点的物理意义是。

【答案】①D②AO段木块克服摩擦力所做的功

【名师点睛】本题考查了创新方法探究功与速度的关系，关键是列出两个动能定理方程,找出L与v02的关系，然后结合图象W-L的关系找出W与v02的关系，然后结合数学函数进行分析出截距与斜率的物理意义，有些难度。

1．【2016·全国新课标Ⅱ卷】（6分）某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：

轻弹簧放置在光滑水平桌面上，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，由静止释放物快，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

（1）试验中涉及下列操作步骤：

①把纸带向左拉直

②松手释放物块

③接通打点计时器电源

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__________（填入代表步骤的序号）。

（2）图（b）中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。

打点计时器所用交流电的频率为50Hz。

由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为_______m/s。

比较两纸带可知，________（填“M”或“L”）纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

【答案】

（1）④①③②

（2）1．29M

【名师点睛】此题是创新实验，考查探究弹簧的弹性势能实验；关键是弄懂装置的原理，并能正确地处理实验数据；题目比较简单，考查考生处理基本实验的能力。

2．【2014·天津卷】某同学把附有滑轮的长木板放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系，此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。

组装的实验装置如图所示。

①若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些。

②实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，他这样做的目的是下列的哪个（填字母代号）

A．避免小车在运动过程中发生抖动

B．可使打点计时器在纸带上打出的点清晰

C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动

D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力

③平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：

。

④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的（填字母代号）。

A．在接通电源的同时释放了小车

B．小车释放时离打点计时器太近

C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉

D．钩码匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力

【答案】①刻度尺、天平（包括砝码）；②D；③可在小车上加适量的砝码（或钩码）；④CD；

【名师点睛】关键是弄懂装置的原理，并能正确地处理实验数据；题目比较简单，考查考生处理基本实验的能力。

3．（2013·福建卷）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50Hz，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】①C②0．653

【解析】①在本实验中进行平衡摩擦力操作时，是使小车重力沿木板方向的分量等于小车运动过程中小车受到的木板的摩擦力与纸带与打点计时器之间的摩擦等阻力，因此不要挂钩码，故选项A错误；本实验的目的是探究恒力做功与小车动能改变的关系，本实验中，在平衡摩擦完成后，是用钩码的重力代替了细线的拉力即小车受到的合力，因此在钩码质量远远小于小车质量的情况下，实验的系统误差才较小，故选项B错误；本实验是通过纸带上留下的打点来计算小车的速度（动能），因此实验时让小车从靠近打点计时器处由静止释放，是为了尽可能多的纸带能打上点，即纸带上留下的打点尽可能多，以减小实验偶然误差，故选项C正确。

【名师点睛】关键是弄懂装置的原理，并能正确地处理实验数据；题目比较简单，考查考生处理基本实验的能力。