2021高考物理最新模拟题精选训练（力学实验）专题05探究动能定理（含解析）

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1、2017高考物理最新模拟题精选训练（力学实验）专题05探究动能定理（含解析）专题05 探究动能定理1（2017广西崇左摸底）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，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50Hz（1）实验中木板略微倾斜，这样做C（填答案前的字母）A是为了释放小车后，小车能匀加速下滑B是为了增大橡皮筋对小车的弹力C是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动（2）某同学通过实验得到如图丙所示的纸带，关于小车速度的测量，正确的操作应该是测量BC（填“BC”或“AB”）两点间距计算小车的速度3）若根据多次测

2、量数据画出的Wv草图如图乙所示，根据图线形状可知，对W与v的关系作出的以下猜想肯定不正确的是ABAWBWCWv2DWv3 （2）应选用橡皮筋做功完毕小车做匀速直线运动时对应的纸带部分（3）根据图象特点，利用数学知识可正确得出结论（1）使木板倾斜，小车受到的摩擦力与小车所受重力沿斜面方向的分力大小相等，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ABD错误，C正确；故选C（2）橡皮筋做功完毕时小车做匀速直线运动，此时纸带上相邻点间距相等，由图示纸带可知，应选用纸

3、带的BC部分进行测量（3）根据图象结合数学知识可知，该图象形式和y=xn（n=2，3，4）形式，故AB错误，CD正确本题选不正确的，故选：AB【参考答案】：（1）C；（2）BC；（3）AB2(2016湖南四市联考)(7分)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g。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t。(1)实验中是否要求钩码总质量m远小于

4、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【名师解析】(1)拉力是直接通过传感器测量的与小车质量和钩码质量大小无关，故不需要钩码总质量m远小于滑块质量M；【参考答案】(1)否(2)FLM()2(3)AD 3.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲所示)： (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

5、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)。【名师解析】(1)平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡，故不能挂钩码平衡摩擦力，A错误；本实验中，近似认为小车所受拉力等于钩码的重力，因此应使钩码的质量远小于小车的质量，B错误；实验时，为充分利用纸带，应使小车靠近打点计时器由静止释放，C正确。(2)vB m/s0.653 m/s【参考答案】(1)C(2)0.6534用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说

6、法正确的是()A为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样C可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度【参考答案】ABC5(2016武汉模拟)某同学利用如图所示的装置“探究功与速度变化的关系”：在木块的左端固定一挡板，挡板上栓一轻质弹簧，弹簧的右端固定一小物块，物块的上方有一很窄的遮光片，当弹簧的长度为原长时，物块恰处于O点，O点的正上方有一光电门，光电门上连接计时器(图中未画出)。已知弹性势能的表达式为Epk(x)2。(1

7、)实验开始时，_平衡摩擦力；_测量遮光片的宽度。(均填“需要”或“不需要”)(2)所有实验条件具备后，将小物块向左压缩x后从静止释放，小物块在弹簧的作用下被弹出，记下遮光片通过光电门的时间t1。(3)将小物块向左压缩2x、3x、4x、后从静止释放，小物块在弹簧的作用下被弹出，分别记下遮光片通过光电门的时间t2、t3、t4、。(4)将几次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3、，则W1W2W3_，若以W为纵坐标、 为横坐标作图，则得到的图象是_(填“一条直线”或“一条曲线”)。 (4)已知弹性势能的表达式为Epk(x)2。所以几次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3、，则W

8、1W2W3149，若以W为纵坐标、为横坐标作图，则得到的图象是一条直线。【名师答案】：(1)需要不需要(4)149一条直线6如图甲所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合力做功和动能变化的关系”的实验：甲(1)为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做_运动。(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如图乙所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0.2 N，小车的质量为 0.2 kg。乙请

9、计算小车所受合力做的功W和小车动能的变化Ek，补填表中空格(结果保留至小数点后第四位)。OBOCODOEOFW/J0.043 20.057 20. 073 40.091 5Ek/J0.043 00.057 00.073 40.090 7分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W Ek，与理论推导结果一致。(3)实验前已测得托盘质量为7.7103 kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_kg(g取9.8 m/s2，结果保留至小数点后第三位)。【参考答案】(1)匀速直线(或匀速)(2)0.111 50.110 5(3)0.015 7某同学在实验室用如图甲所示的装置来研究有关做功的问题。(1)

10、如图甲所示，在保持M7m条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，在控制小车质量不变的情况下进行实验。在实验中，该同学先接通打点计时器的电源，再放开纸带，已知交流电的频率为50 Hz。图乙是在m100 g、M1 kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中3个相邻的计数点，相邻的计数点之间有4个没有标出，有关数据如图乙所示，则打B点时小车的动能Ek_ J，从开始运动到打B点时，绳的拉力对小车做的功W_ J。(保留2位有效数字，g取9.8 m/s2)(2)在第(1)问中，绳的拉力对小车做的功W大于小车获得的动能Ek，请你举出导致这一结果的主要原因：_。(写出一种即可) (

11、2)若摩擦力没有完全抵消，小车所受合力的功还应包含摩擦力做的负功，故拉力所做的功大于动能的增量；若砂与砂桶的重力不满足“远小于小车的重力”的条件，则砂和砂桶的重力大于绳的拉力，若把砂和砂桶的重力近似为拉力，导致拉力做的功大于动能增量。【参考答案】：(1)0.500.51(2)摩擦没有完全抵消；砂与砂桶的重力大于绳的拉力(写出一种即可)8(2016濮阳模拟)质量为1 kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录下运动的过程，打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交流电源。如图甲所示，纸带上O点为重物自由下落时打点的起点，选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出)，各计

12、数点与O点的距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为mm，重力加速度为9.8 m/s2，则(1)求出B、C、D、E、F各点速度并填入下表。计数点BCDEF速度(ms1)(2)求出重物下落从起点到图中各点过程中重力所做的功。计数点BCDEF功(J)(3)适当选择坐标轴，在图乙中作出重力做的功与速度的相关量之间的关系图。图中纵坐标表示_，横坐标表示_，由图可得重力所做的功与_成_关系。 (3)如图所示。由图可得重力所做的功与速度的平方v2成正比。答案：(1)1.181.571.962.35 274(2)0.691.231.922.763.76

13、(3)见解析图重力做的功WG速度的平方v2速度的平方v2正比 9(2016马鞍山模拟)某同学用如图甲所示装置做“探究合力的功与动能改变量的关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行验证。方法如下：将光电门固定在水平轨道上的B点，用重物通过细线拉小车，保持小车(带遮光条)和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验，每次实验时要求小车都由静止释放。(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d_ cm。(2)如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t，小车到光电门的距离为s，通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是_时才能符合实验要求。A

14、s tBs t2Cs t1Ds t2(3)下列实验操作中必要的是_。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【名师解析】：(1)由游标卡尺读数规则可知，示数为：10 mm0.0515 mm1.075 cm。【参考答案】：(1)1.075(2)D(3)C10测量小物块Q与平板P之间动摩擦因数的实验装置如图所示。AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C。重力加速度大小为g。实验步骤如下：用天平称出物块Q的质量m；测量出轨道AB的半径R、BC的

15、长度L和CC的长度h；将物块Q在A点从静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；重复步骤，共做10次；将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C的距离s。(1)用实验中的测量量表示：物块Q到达B点时的动能EkB_；物块Q到达C点时的动能EkC_；在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功WFf_；物块Q与平板P之间的动摩擦因数_。(2)回答下列问题：实验步骤的目的是_；已知实验测得的值比实际值偏大，其原因除了实验中测量的误差之外，其它的可能是_。(写出一个可能的原因即可)从B到C的过程中，根据动能定理得WFfEkCEkB故WFf mgR克服摩擦力做功WFf mgR由WFfm

16、gL得(2)实验步骤是重复步骤，目的是多次测量减小实验误差；产生的误差可能是圆弧轨道存在误差(或接缝B处不平滑等)。【参考答案】：(1)mgRmgR(2)减小实验结果的误差；圆弧轨道存在误差(或接缝B处不平滑等)11(2016湖南常德模拟)(6分)某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。(1)小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿光滑水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；(2)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(1)，小物块落点分别记为M2、M3、M4。(3)测量相关数据，进行数据处理。为求出小物块从桌面抛出时的动能，需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号，g已知)。A小物块的质量mB橡皮筋的原长xC橡皮筋的伸长量xD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，则应以W为纵坐标、_为横坐标作图，才能得到一条直线。如果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”)。【参考答案】ADEL2系统误差- 25 -