2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练 专题7.9 探究动能定理实验(基础篇)(解析版)

1、 2020 年高考物理 100 考点最新模拟题千题精练（物理实验）第七部分 物理力学实验专题 7.9 探究动能定理实验（基础篇）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，dmm。（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

2、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。

3、bfl （m+m）（dmg m（af m（）2）2cmgl m（） + m（）2） + m（）222 【参考答案】（1）3.1213.113； （2）l，；（3）c； （4）d。【名师解析】（1）螺旋测微器的固定刻度读数为3.0mm，可动刻度读数为 0.0111.2mm0.112mm，所以最终读数为：3.0mm+0.112mm3.112mm；（2）滑块通过光电门的速度 v根据动能定理可知 fl m（，）2，解得 l，故为了获得线性图象应作 l图象，斜率为 k；（3）小车受到的拉力时通过拉力传感器获得的，与钩码的质量和小车质量无关，故a 错误；滑块运动过程中，若要克服阻力做功，会导致绳子拉力 f

4、 做的功总大于滑块动能的变化量，故 b 错误；气垫导轨没有调节水平，拉力做功的一部分转化为小车的势能，故动能减小，故 c 正确；若拉滑块的细绳与气垫导轨不平行，则实际拉力做功减小，那么会导致绳子拉力f 做的功总大于滑块动能的变化量，故 d 错误。故选：c（4）滑块通过光电门的速度为 v根据动滑轮的特点可知钩码的速度为滑块速度的一半，再依据机械能守恒，可得 mg m（，）2+ m（）2，选项 d 正确，abc 错误。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

5、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

6、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【参考答案】1 刻度尺2d 3b (4)gk 【名师解析】1除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺。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掉摩擦阻力，轻推拖着纸带的小车，能够匀速下滑即说明已经平衡摩擦力。3若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度刚达到最大时，小车所受合外力为零，橡皮筋弹力等于摩擦力，所以橡皮筋所处的状态是，橡皮筋仍处于伸长状态。4在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都

7、是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用图中纸带的点迹距离最大且均匀部分进行测量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 0.330 cm。 （2）垫高长木板右端，当长木板和水平面夹角为 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 tan 。（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

8、 a 的时间为 t 、滑块经过光电门b 的时间为 t ，两个光电门间距离为s，在误差允许的范围内，验证动能12定理成立的式子为 2gstan（用题中已给字母表示）。【名师点拨】（1）明确游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，注意读数时不需要估读；（2）由滑块经过两光电门的时间相等可认为滑块做匀速运动，有平衡条件可得出滑块和长木板间动摩擦因数；（3）实验中由于遮光条通过光电门的时间极短，因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度大小；小车从a到 b 的过程中，其合力做功mgs，系统动能的增加，增量为：e ，因此只要比较二k者是否相等，即可探究合外力做功与动能改变量之间关系是否相等。【名师解析】（1

9、）20 分度的游标卡尺精度为 0.05mm；固定刻度读数为 0.3cm，游标读数为 0.056mm0.30mm0.030cm，所以最终读数为：0.3cm+0.030mm0.330mm（2）滑块经过两光电门的时间相等，可认为滑块做匀速运动则：mgsinmgcos所以：tan（3）由于遮光条比较小，通过光电门的时间极短，因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，因此滑块经过光电门时的瞬时速度分别为：v 、v 。ab小车从 a 到 b 的过程中，其合力做功 mgs，系统动能的增加，增量为： e k，因此只要比较二者是否相等，即可探究合外力做功与动能改变量之间关系是否相等。即如果关系式：2gstan在误差

10、允许范围内成立，就验证了动能定理。故答案为：（1）0.330；（2）tan；（3）2gstan【名师点评】解决本题的关键掌握实验的原理和操作方法，知道光电门测速的方法：在很短位移内的平均 速度代替瞬时速度。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

11、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)：_、_。【参考答案】22（1）50 分度 （2 分）（2）c （2 分）（3）用遮光条通过光电门的平均速度代替小车过b 点的瞬时速度 用米尺测量 ab 间距离有读数误差（每条 1 分，其他言之有理的答案也相应给分）【名师解析

12、】（1）该同学用游标卡尺测出遮光片的宽度d=0.572cm，精度为0.02mm，由1/0.02=50 可知，该同学用的是 50 分度的游标卡尺；（2）由于实验装置中只用了一个光电门测量速度，所以必须保证小车由静止状态开始释放，选项c 是必要的。（3）由于遮光条具有一定的宽度，用遮光条通过光电门的平均速度代替小车过b 点的瞬时速度具有误差；用米尺测量 ab 间距离有读数误差（每条 1 分，其他言之有理的答案也相应给分）。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。(

13、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: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 x 时小车的速度为m/s。2【参考答案】 (1)a ac (2)cd 0.40【名师解析】 (1)橡皮筋的势能转化为小车动能,且在平衡摩擦力之

14、后,通过增加橡皮筋条数使做功成倍增加,因此“探究做功与速度的变化”实验需要从同一位置释放;验证机械能守恒定律,重物不一定要从同一位置释放;探究加速度与力、质量的关系,小车要在平衡摩擦力的木板上滑下,也不需要从同一位置释放。(2)探究加速度与力、质量的关系,要先开打点计时器,后释放小车,选项 a 错误;打点计时器应该使用交流电源,选项 b 错误;实验过程中,小车质量应该远大于悬挂的重物的质量,这样重物的重力几乎等于小车所受拉力,选项 c 正确;实验过程中,细线应该与长木板平行,以保证绳子拉力大小等于小车所受合外力,选项 d 正确。(3)v =0.397 5 m/s0.40 m/s来源26.某实验

15、小组采用如图甲所示装置探究做功与动能变化的关系。小车经平衡摩擦力后，挂上橡皮筋，在橡皮筋的作用下小车弹出，脱离橡皮筋沿木板滑行。 实验时打点计时器与学生电源按图乙连接，正确的连接是_(填“ ”或“ ”)ab实验中，甲，乙俩同学用两种不同的方法来改变橡皮筋对小车所做的功。甲同学：改变相同橡皮筋的条数，小车每次拉到同一位置释放；乙同学：保持橡皮筋的条数不变，小车每次拉到不同位置释放。你认为_(填“甲”或“乙”)同学的方法更合理。从释放小车到刚脱离橡皮筋的过程，小车的运动可能是_a匀加速运动 b匀减速运动c加速度增大的加速运动 d. 加速度减小的加速运动实验中测得小车质量为 1.0kg，某次实验得到

16、的纸带及测量数据如图所示，测得小车获得的动能为_j (保留两位有效数字) 。打点计时器工作频率为 50 hz。【参考答案】b 甲 d 2.0【名师解析】打点计时器应该用交流，故b 正确； 橡皮筋对小车做的功我们没法直接测量，所以我们是通过改变橡皮筋的条数的方法来改变功， 故合理的是甲； 从释放小车到刚脱离橡皮筋的过程，在橡皮筋弹力的作用下小车做加速运动，由于弹力逐渐减小，故加速度逐渐减小，故选：d； 根据小车最后匀速运动，测量小车的最大速度，应选用纸带的点迹均匀的部分，v=2.0m/s，故小车的动能为：2.0j；7.（2018 云南建水四校联考）在探究动能定理的实验中，某实验小组组装了一套如图

17、所示的装置，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为 ，实验的部分步骤如下：t 平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列_的点。测量小车和拉力传感器的总质量 ，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，m先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后，打出一条纸带，关闭电源。在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图所示，在纸带上按打点先后顺序依次取 ， ， ， ， ，o a b c d等多个计数点，各个计数点到 点间的距离分别用 ，

18、， ， ， 表示，则小车和拉力传感器在eohahbhchdhe计时器打下 点时的动能表达式为，若拉力传感器的读数为 ，计时器打下 点到打下 点过程中，细绳d f a d拉力对小车所做功的表达式为。某同学以 点为起始点，以 点到各个计数点动能的增量a a为纵坐标，以 点到各个计数点拉力对小a车所做的功 为横坐标，得到一条过原点的倾角为 45的直线，由此可以得到的结论是w【参考答案】间距相等 释放小车 外力所做的功，等于物体动能的变化量；【名师解析】打点计时器能在纸带上打出一系列间隔均匀的点时，小车做匀速直线运动，受力平衡，即平衡摩擦力；在组装好实验装置的基础上，进行实验时应先接通电源，再放开小车

19、； 点的瞬时速度等d于段的平均速度，即，故打下 点时的动能为d；拉力对小ce车做的功为的变化量；因图线是一条过原点的直线，故可得结论：外力所做的功，等于物体动能 8.（2018 名校模拟）如图 1 是一实验小组“探究外力做功与速度变化的关系”的实验装置，将光电门固定在轨道上的 点，质量为 的小车中放置了 个相同的钩码，需要增加细绳上的拉力时，每次从小车里拿出一bmn个钩码挂到绳子下端，让小车从位置 由静止释放，记下遮光条的挡光时间。a（1）实验开始前该小组将两个同样宽度的遮光条分别固定在小车的前端和后端，将长木板的右端垫高，不挂钩码，轻推小车使小车运动，若满足_-，则说明已经平衡了摩擦力。（2

20、）将小车后端的遮光条去掉，测出 、 之间的距离 ，用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度如图2 所示，a bx则 =_ ；某次实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间cmd =210-2，则小车经过光电门时的速度为_ /m s。ts（3）依次从小车中取出钩码挂在左端细绳上，让小车从位置 由静止释放，并记下对应遮光条通过光电门a的时间 ，处理数据时，该小组作出了钩码个数 和挡光时间 关系如图 3，通过关系图线，可以tnt得出的结论是_。【名师解析】：（1）摩擦力平衡后，不挂钩码，轻推小车使得小车沿长木板运动，则小车将做匀速运动，两挡光条的挡光时间相等；（2）如图可知，挡

21、光条的宽度为 =5+0.054=5.20mm=0.520cm，小车通过光电门的速度为；，d（3）由图可知，钩码个数 与成正比，重力对钩码做功为 nmgx，系统动能增加量为n由此可知：重力对钩码做功与钩码和小车组成的体系动能增加量成正比。【参考答案】（1）前后两个遮光条的挡光时间相等；（2）0.520；0.26；（3）重力对钩码做功与钩码和小车组成的系统动能增加量成正比。9.（2018 江西赣中南五校联考）某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,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

22、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。若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些。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迹清晰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方法: 。他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,

23、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.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力【参考答案】.刻度尺、天平(包括砝码) d可在小车上加适量的砝码(或钩码)cd【命题意图】本题考查探究绳拉力做功与小车动能变化的关系实验及其相关的知识点，意在考查对动能定理的理解和实验探究能力。【解题思路】若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些刻度尺测量纸带上点迹之间的距离，需要天平(包括砝码)测量小车的质量。调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与

24、木板平行。他这样做的目的是可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，选项d 正确。 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，这说明小车加速度太大。在保证所挂钩码数目不变的条件下,拉力不变，要减小小车运动的加速度，可以增大小车的质量，可在小车上加适量的砝码(或钩码)。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。造成这一情况的可能原因是：阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉，钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力，选项cd 正确。10.（2018 湖南三校联考）某探究学习小

25、组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图 1 所示的装置，他们还找来了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、细沙要完成该项实验，则：（1）你认为还需要的实验器材有_（2）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，要使沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，另外，实验时还要_；（3）在（2）的基础上，某同学测出滑块的质量 m往沙桶中装入适量的细沙，测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 s，并根据纸带算出这两点速度的大小分别为 v 与 v （v v ）则实验要验证的数学表达1

26、212式为：_(4)若取 v =0，图中符合实验结论的应是选项_。1【参考答案】（1）天平，刻度尺（米尺）(2)平衡摩擦力11（3）mgs= mv 2- mv 2（4）c2221【名师解析】（1）计算小沙桶和沙子重力做功，需要测量小沙桶和沙子的质量；计算滑块动能，需要测量滑块质量，因此需要天平；测量纸带上点之间的距离，需要刻度尺。（2）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，要使沙和沙桶的总质量远小于 滑块的质量，另外，实验时还要平衡摩擦力。（3）验证动能定理，就是看重力做功mgs 是否等于滑块动能的变化 mv 2- mv 2，所以实验要验证的数11222111学表达式为：mgs= mv 2- mv 222211112mg（4）由 mgs= mv 2- mv 2= mv2 可得v2=s，图中符合实验结论的应是选项 c。222m2111. （9 分）(1)实验小组小红同学采用图所示的装置验证动能定理该实验装置中有两处错误，分别是：_和_。（2）实验小组小华同学验证动能定理的实验装置如图所示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