2022届高考物理一轮复习专项突破力学实验：探究动能定理03

这是一份2022届高考物理一轮复习专项突破力学实验：探究动能定理03，共9页。

1．某同学用如图所示的实验装置验证动能定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为的遮光片）两个光电门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下：
（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间__________时，可认为气垫导轨水平。
（2）用天平测得砝码与砝码盘的总质量为、滑块（含遮光片）的质量为。
（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块。
（4）滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的遮光时间、用刻度尺测得从A到B的距离为。
（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力做功的大小___________，滑块动能改变量的大小______________（用题中给出的物理量及重力加速度表示）。
（6）某次测量得到的一组数据为：，，，，，，取。计算可得___________J，__________J（结果均保留3位有效数字）。
（7）定义相对误差，本次实验相对误差______________%（保留1位有效数字）。
2．某探究学习小组的同学想要验证"动能定理"，他们在实验室组装了一套如图所示的装置。
（1）实验中所用打点计时器是一种使用_________________（填"交流"或"直流"）电源的计时仪器当电源的频率为时，它每隔___打一次点。
（2）实验时首先要平衡滑块运动过程中受到的阻力，采用的方法中是∶逐步调节木板的倾斜程度，使滑块在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，纸带上打出的点迹分布应是_______________（选填"均匀的"或"不均匀的"）
（3）某同学用天平称量滑块的质量为；往沙桶内装入适量的细沙，用天平秤出沙和沙桶的总质量为；实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_____________________
3．某探究学习小组的同学欲以滑块为对象验证动能定理，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块、天平、刻度尺。当滑块连接上纸带，用细线跨过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
（1）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，滑块质量M与沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是______；实验时首先要做的步骤是______。
（2）在（1）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M，往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙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，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v14．某同学用如图1所示的实验装置验证动能定理。实验步骤如下：
①用天平测出小车的质量为，小沙桶的质量为；
②将小车放到带滑轮的木板上，调整木板倾角并轻推小车，使小车恰好做匀速直线运动；
③按图1连接好实验装置，并使弹簧测力计竖直，小车紧靠打点计时器；
④接通电源，释放小车，打出纸带并记录好弹簧测力计的示数；
⑤重复以上实验多次，最后选取一条清晰的纸带如图2所示。
根据上述实验结果，回答下列问题：
（1）图2中的A、、、、、为连续的六个计数点，相邻的两个计数点间还有4个点未标出，电源频率为，则打点计时器打下点时小车的速度______，打点计时器打下点时小车的速度为______。（保留2位有效数字）
（2）实验记录弹簧测力计的示数为，取纸带段进行研究，则细线拉力对小车做的功为______J，小车动能的增量为______J，则说明本次验证实验是______（填“成功”或“失败”）的。（前两空保留2位有效数字）
5．某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理。首先用天平测量滑块和遮光条的总质量M、重物的质量m；然后调整气垫导轨水平，调整轻滑轮使细线水平；实验时每次滑块都从同一位置A处由静止释放，测量滑块从位置A到光电门的距离x。记录遮光条经过光电门所用的时间△t。已知遮光条的宽度为d，回答下列问题：
（1）实验前调整气垫导轨水平的目的是___________；
（2）以滑块（包含遮光条）和重物组成的系统为研究对象，在实验误差允许的范围内，若满足关系式___________（用已知物理量和实验测得物理量的字母表示），则可认为验证了动能定理。
6．某同学用图甲所示装置探究“恒力做功与动能变化的关系”。实验中砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。
（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板上滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行平衡摩擦力的操作，下列操作正确的是_____________。
A．将长木板水平放置，调节砂和砂桶的总质量为m的大小，轻推小车，让小车做匀速运动；
B．将长木板没有滑轮的一端垫起适当的高度，撤去砂和砂桶，轻推小车，让小车做匀速运动。
（2）实验中发现恒力做功始终比动能增量略小，可能原因是_____________。
A.平衡摩擦力时斜面倾斜过度造成
B．平衡摩擦力时斜面倾斜不够造成
C．砂与砂桶重力当成绳子拉力造成
7．某实验小组采用如图所示的装置“探究动能定理”，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。打点计时器的工作频率为50 Hz。
（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）平衡摩擦力时，小车________（填“要”或“不要”）挂纸带；实验中通过改变橡皮筋的________（填“长度”或“条数”）改变功的值。
（3）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条…合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。把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为2W1……橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。根据第四次的纸带（如图所示）求得小车获得的速度为________m/s。
（4）若根据多次测量数据画出的W－v图像如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系描述符合实际的是图________。
8．某学习小组做“探究动能定理”的实验，图3甲中小车是在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。
（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、__________（填测量工具）和__________（选填“交流”或“直流”）电源。
（2）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摩擦阻力，则下面操作正确的是________。
A．放开小车，能够自由下滑即可
B．放开小车，能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
（3）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
（4）下列关于该实验的说法正确的是________。
A．长木板上有打点计时器的一端要适当垫高，以平衡小车运动过程中受到的摩擦力
B．实验时必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体值
C．实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要完全相同
D．应先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
(5)在正确操作的情况下，该小组某次所打的纸带如图乙所示。为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度，应选用纸带上的________（填“AB”“BC”或“AC”）段进行测量；若使用的交流电的频率为50 Hz，则小车最终获得的速度是________m/s。
9．某实验小组以图中装置中验证“动能定理”.他们用不可伸长的细线将滑块（含挡光片）通过一个定滑轮和挂有重物的动滑轮与力的传感器相连，在水平气垫导轨的A、B两点各安装一个光电门，A、B两点间距为x，释放重物，挡光片通过A、B时的遮光时间分别为、，力的传感器连接计算机记录细绳的拉力大小为F，已知滑块及挡光片的总质量为M，挡光片宽度为d，重物的质量为m.
（1）实验操作过程中____________（选填“需要”或“不需要”）满足；
（2）实验过程中测得的滑块通过A、B两点时动能变化为_____________；若关系式_________成立，则动能定理成立.（用题中已知的物理量字母表示）
10．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：
（1）第一步他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的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动，如图甲所示。
（2）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，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带，如图乙所示。
打出的纸带如图丙：
试回答下列问题：
①已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为T，根据纸带求速度，当打点计时器打A点时滑块速度vA=___________，打点计时器打B点时滑块速度vB=___________。
②已知重锤质量m，当地的重加速度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的___________（写出物理名称及符号），合外力对滑块做功的表达式W合=___________。
参考答案
1．相等 0.0392 0.0375 4
2．交流 0.02 均匀的 M>>m
3． 平衡摩擦力 mgL=M(-)
4． 成功
5．确保只有重物的重力对系统做功
6．B A
7．CD 要 条数 2.00 C
8．刻度尺 交流 D B AD BC 0.65
9．不需要
10． 位移x mgx