2025年高考物理复习之小题狂练600题（实验题）：探究功与物体速度变化的关系（10题）

第1页（共1页）2025年高考物理复习之小题狂练600题（实验题）：探究功与物体速度变化的关系（10题）一．实验题（共10小题）1．（2024•长安区二模）在做“探究功和物体速度变化的关系”的实验时，某同学认为课本上提供的方案：增加橡皮筋的根数，实际上是通过增加力的倍数，从而增加功的倍数。该同学设想，由功的计算式W＝FLcosα可知，保持力不变，增加力作用的距离也可以增加功的倍数。据此，他设计了如下实验方案（实验装置如图1所示）：①取一平整的长木板倾斜固定在水平桌面上，将一光电门（与电脑连接）固定于长木板下端的a点；②在长木板上标出到光电门间距分别为x＝L、2L、3L、4L、5L、…的位置点b、c、d、e、f、…；③将带有很窄挡光片的小车分别从b、c、d、e、f、…点由静止释放，利用光电门测定小车通过a点的速度v＝v1、v2、v3、v4、v5、…；④然后通过作x和v2的关系图象，寻找x和v2的关系，进而得出功和物体速度变化的关系。（1）本方案中是否需要平衡摩擦力。（填“需要”或“不需要”）（2）该同学根据上述方案做了实验，实验记录的数据如下表所示：x/cm15.0030.0045.0060.0075.00v/m•s﹣10.640.891.101.271.42v2/（m•s﹣1）20.410.791.211.612.02请你根据坐标轴所代表的物理量和标度，在图2所示坐标纸中画出x和v2的关系图象；（3）由如图可以得出本实验的最终结论是：。2．（2024•广西三模）如图甲是“探究功与速度变化的关系”的实验装置，其中打点计时器所用交流电的频率为50Hz。当质量为0.10kg的小车，在1条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W。（1）关于该实验，（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。（2）当用2条、3条……完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，由于每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同，因此第2次、第3次……实验中，橡皮筋对小车做的功分别为、、……，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。（3）图乙为某次用1条橡皮筋实验打出的纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.60cm，BC＝1.62cm，CD＝1.64cm，DE＝1.64cm，则小车获得的最大速度为m/s。（结果保留两位有效数字）3．（2024•合肥三模）某中学实验小组用如图甲所示的实验装置探究做功与动能变化的关系，一端安装轻质光滑定滑轮的长木板放在水平桌面上，长木板A处有一带长方形遮光片的滑块，滑块右端固定有力传感器，能测出滑块所受的拉力，滑块、传感器及遮光片的总质量为M，滑块右端由跨过定滑轮的细绳与一沙桶相连，沙桶和沙的总质量为m，遮光片两条长边与长木板垂直；长木板上B处固定一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示遮光片右侧初位置至光电门之间的距离。（1）实验前平衡滑块与长木板间的摩擦力（填“需要”或“不需要”）。（2）实验过程中满足M远大于m（填“需要”或“不需要”）。（3）实验主要步骤如下：①按图甲正确安装器材并进行正确调节。②该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片宽度的测量值d＝cm。③让沙桶内盛上适量细沙，由静止释放滑块，滑块在细线拉动下运动，记录力传感器的示数F和遮光片通过光电门的时间t；保持质量M和遮光片右侧初位置至光电门之间的距离L不变，改变沙桶内细沙的质量，重复以上步骤。（4）为了直观地研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，根据多次实验记录的F和t描点，拟合成一条直线图像，数据处理时应做出的图像是（请填写选项前对应的字母）。A．t﹣FB．t2﹣FC．t2-D．1t-4．（2024•沈河区校级四模）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Ep=1（1）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Δx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）在弹簧的弹性限度内将小物块向左压缩2Δx、3Δx、…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…，则1t1：1（4）将几次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3、…，则，若以W为纵坐标、1t2为横坐标作图，则得到的图像是5．（2024•成都三模）某实验小组用如图所示的装置验证在圆周运动中的动能定理，铁架台上固定着拉力传感器。一小钢球（可视为质点）用不可伸长的轻绳悬挂在拉力传感器的下端，拉力传感器可记录小钢球在摆动过程中各时刻受到的拉力大小。将小钢球拉至A点，用刻度尺量出轻绳的长度L以及拉到A点时小钢球到拉力传感器下端的竖直高度H，释放小钢球，小钢球在竖直平面内来回摆动，记录拉力传感器的最大示数F和此时小钢球的位置O点。已知小钢球的质量为m，当地重力加速度大小为g，不计空气阻力。（1）拉力传感器的最大示数F（填“大于”、“小于”或“等于”）小钢球的重力mg。（2）小钢球从A点运动到O点的过程中，合外力对小钢球做的功为（用题中所给物理量的字母表示）。（3）小钢球从A点运动到O点的过程中，小钢球动能的变化量为（用题中所给物理量的字母表示）。（4）在误差允许范围内，合外力对小钢球做的功和小钢球动能的变化量近似相等，则可验证动能定理成立。6．（2024•雨花区校级模拟）某同学做“探究合外力做功与动能改变的关系”实验，装置如图甲所示，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（含遮光条）质量M不变，改变所挂重物质量多次进行实验，使小车每次都从同一位置A由静止开始运动，AB间距离为L．（重力加速度大小g取10m/s2）（1）用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，则d＝cm；（2）实验中认为小车所受拉力与重物重力大小相等，测出多组重物质量m和相应小车经过光电门时的速度v，作出v2﹣m图象如图丙所示，由图象可知小车受到的摩擦力大小为N；（3）在满足条件的情况下，v2﹣m图象是线性变化的，说明合外力做的功等于动能的改变，此时图象的斜率k的表达式为k＝（用题给物理量的字母表示）。7．（2024•南充二模）某同学用图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。（1）完成本实验还需要下列哪些实验器材。A.天平B.秒表C.刻度尺D.交流电源（2）图乙为实验得到的一条清晰的纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，SAD＝cm。已知电源频率为50Hz，则打点计时器在打D点时纸带的速度v＝m/s（保留两位有效数字）。（3）某同学画出了小车动能变化与拉力对小车所做的功的ΔEk—W关系图像（理论线ΔEk＝W＝mgx），由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，他得到的实验图线为图丙中实验线，若已知小车与水平木板间的动摩擦因数为μ，小车与砂桶和砂的质量关系满足mM=k，则实验线的斜率为（用μ、8．（2024•郫都区校级二模）某同学利用验证牛顿第二定律的装置来验证动能定理，实验步骤如下：（1）测量小车、力传感器和挡光板的总质量为M，挡光板的宽度d；（2）水平轨道上安装两个光电门，测出两光电门中心间的距离s，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮，挂上砝码盘，实验首先保持轨道水平，小车通过光电门1和2的时间相等，此时小车做运动，力传感器的示数为F0；（3）增加砝码盘里砝码的质量，释放小车，力传感器的示数为F，小车通过光电门1和2的时间分别为t1和t2，则小车受到的合外力为（用“F、F0”表示）；（4）已知重力加速度为g，若要验证动能定理，需要验证的关系为。9．（2024•武侯区校级模拟）某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证动能定理”实验，滑块、遮光条和力传感器的总质量为M。（1）先用游标卡尺测得遮光条宽度，示数如图乙所示，则遮光条宽度d＝mm；（2）开通气源，为了保证细线上的拉力等于滑块所受的合外力，除调节光滑定滑轮的高度使细线与导轨平行外，还需要的操作是。（3）调节好实验装置，甲同学保持光电门的位置不变，多次改变所挂钩码的质量进行实验，每次遮光条均在A点时由静止释放滑块，记录每次力传感器的示数F及遮光条遮光时间t，测出遮光条到光电门的距离L，作F-1t2图像，如果图像是一条过原点的直线，且图像的斜率等于（4）乙同学保持所挂钩码的质量不变，多次改变光电门的位置，每次遮光条均在A点时由静止释放滑块，记录力传感器的示数F、每次遮光条到光电门的距离L及遮光时间t，作t2-1L图像，如果图像是一条过原点的直线，且图像的斜率等于10．（2024•长安区一模）某同学用图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。（1）为了能用砂和砂桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功，本实验中小车质量（选填“需要”或“不需要”）远大于砂和砂桶的总质量m。（2）图乙为实验得到的一条清晰的纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的打点，由图可知，sAE＝cm。已知电源频率为40Hz，则打点计时器在打D点时纸带的速度v＝m/s（保留两位有效数字）。（3）该同学画出小车动能变化与拉力对小车所做的功的ΔEk﹣W关系图像，由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，他得到的实验图线（实线）应该是。

2025年高考物理复习之小题狂练600题（实验题）：探究功与物体速度变化的关系（10题）参考答案与试题解析一．实验题（共10小题）1．（2024•长安区二模）在做“探究功和物体速度变化的关系”的实验时，某同学认为课本上提供的方案：增加橡皮筋的根数，实际上是通过增加力的倍数，从而增加功的倍数。该同学设想，由功的计算式W＝FLcosα可知，保持力不变，增加力作用的距离也可以增加功的倍数。据此，他设计了如下实验方案（实验装置如图1所示）：①取一平整的长木板倾斜固定在水平桌面上，将一光电门（与电脑连接）固定于长木板下端的a点；②在长木板上标出到光电门间距分别为x＝L、2L、3L、4L、5L、…的位置点b、c、d、e、f、…；③将带有很窄挡光片的小车分别从b、c、d、e、f、…点由静止释放，利用光电门测定小车通过a点的速度v＝v1、v2、v3、v4、v5、…；④然后通过作x和v2的关系图象，寻找x和v2的关系，进而得出功和物体速度变化的关系。（1）本方案中是否需要平衡摩擦力不需要。（填“需要”或“不需要”）（2）该同学根据上述方案做了实验，实验记录的数据如下表所示：x/cm15.0030.0045.0060.0075.00v/m•s﹣10.640.891.101.271.42v2/（m•s﹣1）20.410.791.211.612.02请你根据坐标轴所代表的物理量和标度，在图2所示坐标纸中画出x和v2的关系图象；（3）由如图可以得出本实验的最终结论是：W与v2成正比。【考点】探究功与物体速度变化的关系．【专题】实验题；定量思想；实验分析法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）不需要；（2）如图所示：；（3）合力做功与v2成正比。【分析】（1）实验是为了探究功的倍数与速度的关系，只需要求出倍数关系就可以了，不需要平衡摩擦力；（2）根据表中数据，图中描点，然后让所有点均匀分布在直线两侧，做出这条直线；（3）根据实验图像，可得出的结论是合力做功与v2成正比。【解答】解：（1）本实验是探究功和速度变化的倍数关系，因此只需要算出功的倍数即可，保证合力恒定就可以，本题中合外力就是mgsinθ和摩擦力的合力，因此不需要平衡摩擦。（2）根据描点法可得x和v2的关系图象，如图所示：（3）由（2）中图像可知合力做的功正比于物体速度平方的变化量，即合力做功与v2成正比。故答案为：（1）不需要；（2）如图所示：；（3）合力做功与v2成正比。【点评】本题主要考查合力做功与速度的关系，在作图中要注意，要做一条直线，让其他点，均匀分别在直线两侧。2．（2024•广西三模）如图甲是“探究功与速度变化的关系”的实验装置，其中打点计时器所用交流电的频率为50Hz。当质量为0.10kg的小车，在1条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W。（1）关于该实验，需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。（2）当用2条、3条……完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，由于每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同，因此第2次、第3次……实验中，橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、……，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。（3）图乙为某次用1条橡皮筋实验打出的纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.60cm，BC＝1.62cm，CD＝1.64cm，DE＝1.64cm，则小车获得的最大速度为0.82m/s。（结果保留两位有效数字）【考点】探究功与物体速度变化的关系．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；分析综合能力．【答案】（1）需要；（2）2W，3W；（3）0.82【分析】（1）实验原理分析；（2）本实验采用比例法，设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…．所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致；（3）与小车相连的一端打的点比较密集一点，要测量最大速度，应该选用点迹均匀的部分，然后由位移公式即可求出。【解答】解：（1）为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果，必须平衡摩擦力；（2）由于平衡了摩擦力，只有橡皮筋的拉力做功，所以当用一根橡皮筋做功记为W，用两根橡皮筋做功则应记为2W，用三根橡皮筋做功记为3W；（3）要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分即应选用纸带的C、D、E部分进行测量，交流电频率为50Hz，则打点的时间间隔为0.02s，最大速度：vm=xt故答案为：（1）需要；（2）2W，3W；（3）0.82【点评】小车的速度通过纸带上点求出，而小车的动能完全是由橡皮筋做功而导致的。同时巧用一根橡皮筋做功为W，两根橡皮筋则为2W，但每根伸长的长度必须相同，该实验中如果平衡摩擦力则小车的运动情况是先加速，再匀速，最后减速，橡皮条做功完毕，速度最大，做匀速运动；如果没有平衡摩擦力，橡皮条先加速后减速，没有匀速过程。3．（2024•合肥三模）某中学实验小组用如图甲所示的实验装置探究做功与动能变化的关系，一端安装轻质光滑定滑轮的长木板放在水平桌面上，长木板A处有一带长方形遮光片的滑块，滑块右端固定有力传感器，能测出滑块所受的拉力，滑块、传感器及遮光片的总质量为M，滑块右端由跨过定滑轮的细绳与一沙桶相连，沙桶和沙的总质量为m，遮光片两条长边与长木板垂直；长木板上B处固定一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示遮光片右侧初位置至光电门之间的距离。（1）实验前需要平衡滑块与长木板间的摩擦力（填“需要”或“不需要”）。（2）实验过程中不需要满足M远大于m（填“需要”或“不需要”）。（3）实验主要步骤如下：①按图甲正确安装器材并进行正确调节。②该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片宽度的测量值d＝0.560cm。③让沙桶内盛上适量细沙，由静止释放滑块，滑块在细线拉动下运动，记录力传感器的示数F和遮光片通过光电门的时间t；保持质量M和遮光片右侧初位置至光电门之间的距离L不变，改变沙桶内细沙的质量，重复以上步骤。（4）为了直观地研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，根据多次实验记录的F和t描点，拟合成一条直线图像，数据处理时应做出的图像是C（请填写选项前对应的字母）。A．t﹣FB．t2﹣FC．t2-D．1t-【考点】探究功与物体速度变化的关系．【专题】定量思想；实验分析法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】见试题解答内容【分析】（1）（2）从动能定理的内容及实验原理进行分析答题；（3）游标卡尺的读数是由主尺和游标尺的示数之和，游标尺的读数与精度有关；（4）由动能定理写出表达式，要拟合直线，从表达式中可以看出图象的横纵坐标。【解答】解：（1）在此实验中，做功是指合力做的功，所以需要平衡阻力；（2）平衡好阻力后，拉力就是小车到的合力，而拉力可以从力传感器上直接读出，所以不需要满足M＞＞m；（3）②游标卡尺的精度为120mm=0.05mm，游标卡尺的读数是由主尺和游标尺的示数之和，所以d＝5mm+12×0.05mm＝5.60mm＝（4）滑块的动能的变化ΔEk=12Mv2=12M(dt)2，而合力做的功W＝FL，若两者相等则有故答案为：（1）需要；（2）不需要；（3）0.560；（4）C【点评】本题是探究做功与速度的变化关系的实验与动能定理的综合题，考查了实验原理的理解、操作注意事项、操作细节要求、游标卡尺的读数及动能定理等，还要体会用图象法解决问题能克服偶然误差的优点。4．（2024•沈河区校级四模）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Ep=1（1）实验开始时，需要平衡摩擦力；不需要测量遮光片的宽度。（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Δx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）在弹簧的弹性限度内将小物块向左压缩2Δx、3Δx、…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…，则1t1：1t2：1（4）将几次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3、…，则，若以W为纵坐标、1t2为横坐标作图，则得到的图像是【考点】探究功与物体速度变化的关系．【专题】实验题；实验探究题；定量思想；实验分析法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）需要；不需要；（2）1：2：3；（3）一条直线。【分析】根据实验操作要求可知需要平衡摩擦力；电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据功能关系可以求出需要验证的关系式。【解答】解：（1）为了使滑块受到的合力等于弹簧的弹力，因此需要平衡摩擦力；由于遮光条的宽度不变，在实验的定性分析中是一定值，因此不需要测量遮光条的宽度；（3）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度，遮光条第一次通过光电门的瞬时速度v根据动能定理W即1化简得1第二次通过光电门的瞬时速度v同理可得1第三次通过光电门的瞬时速度v同理可得1代入数据解得1（3）遮光条通过光电门的瞬时速度v=根据动能定理W=由于滑块的质量和遮光条的宽度是定值，因此W-故答案为：（1）需要；不需要；（2）1：2：3；（3）一条直线。【点评】光电门测量瞬时速度的原理是极短时间内的平均速度等于瞬时速度；在实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面，同时明确实验原理是解答实验问题的前提。5．（2024•成都三模）某实验小组用如图所示的装置验证在圆周运动中的动能定理，铁架台上固定着拉力传感器。一小钢球（可视为质点）用不可伸长的轻绳悬挂在拉力传感器的下端，拉力传感器可记录小钢球在摆动过程中各时刻受到的拉力大小。将小钢球拉至A点，用刻度尺量出轻绳的长度L以及拉到A点时小钢球到拉力传感器下端的竖直高度H，释放小钢球，小钢球在竖直平面内来回摆动，记录拉力传感器的最大示数F和此时小钢球的位置O点。已知小钢球的质量为m，当地重力加速度大小为g，不计空气阻力。（1）拉力传感器的最大示数F大于（填“大于”、“小于”或“等于”）小钢球的重力mg。（2）小钢球从A点运动到O点的过程中，合外力对小钢球做的功为mg（L﹣H）（用题中所给物理量的字母表示）。（3）小钢球从A点运动到O点的过程中，小钢球动能的变化量为12L（F﹣mg）（4）在误差允许范围内，合外力对小钢球做的功和小钢球动能的变化量近似相等，则可验证动能定理成立。【考点】探究功与物体速度变化的关系．【专题】定量思想；推理法；牛顿第二定律在圆周运动中的应用；分析综合能力．【答案】（1）大于（2）mg（L﹣H）（3）12L（F﹣mg）（4【分析】（1）根据小球做圆周运动合外力不为零进行判断；（2）根据A点运动到O点过程只有重力做功进行分析；（3）根据牛顿第二定律列式求解；（4）根据（2）（3）分析结论联立求解。【解答】解：（1）小钢球在竖直平面内摆动到最低点过程中，小球做圆周运动，合外力指向圆心，即Fn＝F﹣mg＞0，即拉力传感器的最大示数F大于小钢球的重量mg；（2）小钢球从A点运动到O点的过程中，只有重力做功，合外力对小钢球做的功为W合＝mg（L﹣H）；（3）根据牛顿第二定律F﹣mg=得ΔEk=12L（F﹣（4）在误差允许范围内，合外力对小钢球做的功和小钢球动能的变化量近似相等，即mg（L﹣H）=12L（F﹣整理可得FL＝3mgL﹣2mgH只要证明表达式FL＝3mgL﹣2mgH成立即可可验证动能定理成立。故答案为：（1）大于（2）mg（L﹣H）（3）12L（F﹣mg）（4【点评】解答该题需要掌握牛顿第二定律、圆周运动受力特点等知识点，题目考查知识点较为基础，难度适中。6．（2024•雨花区校级模拟）某同学做“探究合外力做功与动能改变的关系”实验，装置如图甲所示，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（含遮光条）质量M不变，改变所挂重物质量多次进行实验，使小车每次都从同一位置A由静止开始运动，AB间距离为L．（重力加速度大小g取10m/s2）（1）用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，则d＝1.130cm；（2）实验中认为小车所受拉力与重物重力大小相等，测出多组重物质量m和相应小车经过光电门时的速度v，作出v2﹣m图象如图丙所示，由图象可知小车受到的摩擦力大小为1N；（3）在满足条件m＜＜M的情况下，v2﹣m图象是线性变化的，说明合外力做的功等于动能的改变，此时图象的斜率k的表达式为k＝2gLM【考点】探究功与物体速度变化的关系．【专题】实验题；定量思想；推理法；动能定理的应用专题；推理能力．【答案】见试题解答内容【分析】（1）游标卡尺的主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数。（2）应用动能定理求出图线的函数表达式，然后根据图线求解摩擦力。（3）当m远小于M时，才可以认为小车所受拉力与重物重力大小相等，v2﹣m图象才是线性变化的，对照图象分析斜率。【解答】解：（1）由图甲所示，根据游标卡尺读数可知，d＝11mm+6×0.05mm＝11.30mm＝1.130cm。（2、3）对小车，由动能定理得：（mg﹣f）L=12解得：v2=2gL分析图丙可知，v2＝0时，m＝0.1kg，此时f＝mg＝0.1×10N＝1N。当m＜＜M时，才可以认为小车所受拉力与重物重力大小相等，v2﹣m图象是线性变化的，图线的斜率：k=2gL故答案为：（1）1.130；（2）1；（3）m＜＜M，2gLM【点评】此题考查了游标卡尺读数，要掌握常用实验器材的使用及读数方法，这是物理实验的基础。处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项。7．（2024•南充二模）某同学用图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。（1）完成本实验还需要下列哪些实验器材ACD。A.天平B.秒表C.刻度尺D.交流电源（2）图乙为实验得到的一条清晰的纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，SAD＝2.10cm。已知电源频率为50Hz，则打点计时器在打D点时纸带的速度v＝0.50m/s（保留两位有效数字）。（3）某同学画出了小车动能变化与拉力对小车所做的功的ΔEk—W关系图像（理论线ΔEk＝W＝mgx），由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，他得到的实验图线为图丙中实验线，若已知小车与水平木板间的动摩擦因数为μ，小车与砂桶和砂的质量关系满足mM=k，则实验线的斜率为k-μk+k2【考点】探究功与物体速度变化的关系．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）ACD；（2）2.10；0.50；（3）k-μ【分析】（1）根据实验原理和注意事项分析选择器材；（2）读出A、D的刻度值，求出AD距离，利用v=xCE2T（3）根据动能定理知小车动能变化ΔEk与绳子拉力对小车所做功W的关系分析解答。【解答】解：（1）完成本实验还需要天平测量砂桶和小车的质量，刻度尺测量点迹距离；打点计时器应用交流电源，故ACD正确，B错误；故选：ACD。（2）刻度尺的分度值为0.1cm，读数为sAD＝2.10cm；打点计时器在打D点时纸带的速度v=xCE2T（3）由于实验前遗漏了平衡摩擦力，则mgx﹣μMgx=12（M+m）v2-12由于mM则（1-μk）mgx＝（1+k）[12Mv即（1-μk）W＝（1+k）Δ即ΔEk=k-μ则实验线的斜率为k-μ故答案为：（1）ACD；（2）2.10；0.50；（3）k-μ【点评】本题考查了探究功与速度变化的关系的实验。“探究恒力做功与动能改变的关系”与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力。8．（2024•郫都区校级二模）某同学利用验证牛顿第二定律的装置来验证动能定理，实验步骤如下：（1）测量小车、力传感器和挡光板的总质量为M，挡光板的宽度d；（2）水平轨道上安装两个光电门，测出两光电门中心间的距离s，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮，挂上砝码盘，实验首先保持轨道水平，小车通过光电门1和2的时间相等，此时小车做匀速直线运动，力传感器的示数为F0；（3）增加砝码盘里砝码的质量，释放小车，力传感器的示数为F，小车通过光电门1和2的时间分别为t1和t2，则小车受到的合外力为F﹣F0（用“F、F0”表示）；（4）已知重力加速度为g，若要验证动能定理，需要验证的关系为(F-F【考点】探究功与物体速度变化的关系．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；推理能力．【答案】见试题解答内容【分析】（2）根据光电门的测速原理得出小车的运动类型；（3）根据小车的运动状态得出小车的摩擦力，由此得出增加砝码质量后小车受到的合外力；（4）根据动能定理得出需要验证的关系式。【解答】解：（2）小车通过光电门1和2的时间相等，此时小车做匀速直线运动；（3）小车做匀速直线运动时有F0＝f力传感器的示数为F时小车受到的合外力为F合＝F﹣F0（4）若要验证动能定理，需要验证的关系为(F-其中v2=d联立解得：(F故答案为：（2）匀速直线；（3）F﹣F0；（4）(F【点评】本题主要考查了动能定理的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉小车的受力分析，结合动能定理即可完成解答。9．（2024•武侯区校级模拟）某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证动能定理”实验，滑块、遮光条和力传感器的总质量为M。（1）先用游标卡尺测得遮光条宽度，示数如图乙所示，则遮光条宽度d＝5.35mm；（2）开通气源，为了保证细线上的拉力等于滑块所受的合外力，除调节光滑定滑轮的高度使细线与导轨平行外，还需要的操作是调节气垫导轨水平。（3）调节好实验装置，甲同学保持光电门的位置不变，多次改变所挂钩码的质量进行实验，每次遮光条均在A点时由静止释放滑块，记录每次力传感器的示数F及遮光条遮光时间t，测出遮光条到光电门的距离L，作F-1t2图像，如果图像是一条过原点的直线，且图像的斜率等于（4）乙同学保持所挂钩码的质量不变，多次改变光电门的位置，每次遮光条均在A点时由静止释放滑块，记录力传感器的示数F、每次遮光条到光电门的距离L及遮光时间t，作t2-1L图像，如果图像是一条过原点的直线，且图像的斜率等于【考点】探究功与物体速度变化的关系；动能定理的简单应用．【专题】实验题；实验探究题；定量思想；实验分析法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）5.35；（2）调节气垫导轨水平；（3）Md22L；（4【分析】（1）20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，根据游标卡尺的读数规则读数；（2）根据气垫导轨的正确安装方法分析作答；（3）根据极短时间内的平均速度求解滑块通过光电门的瞬时速度；根据动能定理求解F-（4）根据动能定理求解t2【解答】解：（1）20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，遮光片的宽度为d＝5mm+7×0.05mm＝5.35mm（2）开通气源，为了保证细线上的拉力等于滑块所受的合外力，除调节光滑定滑轮的高度使细线与导轨平行外，还需要的操作是调节气垫导轨水平。（3）滑块通过光电门的速度为v=如果动能定理成立，则满足FL=代入数据化简得F=如果图像是一条过原点的直线，且图像的斜率等于Md（4）如果动能定理成立，则FL=即t如果图像是一条过原点的直线，且图像的斜率等于Md故答案为：（1）5.35；（2）调节气垫导轨水平；（3）Md22L；（4【点评】本题考查了验证动能定理的实验，关键是明确实验原理，根据动能定理求解F-1t10．（2024•长安区一模）某同学用图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。（1）为了能用砂和砂桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功，本实验中小车质量需要（选填“需要”或“不需要”）远大于砂和砂桶的总质量m。（2）图乙为实验得到的一条清晰的纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的打点，由图可知，sAE＝3.20cm。已知电源频率为40Hz，则打点计时器在打D点时纸带的速度v＝0.40m/s（保留两位有效数字）。（3）该同学画出小车动能变化与拉力对小车所做的功的ΔEk﹣W关系图像，由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，他得到的实验图线（实线）应该是D。【考点】探究功与物体速度变化的关系．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）需要；（2）3.20；0.40；（3）D【分析】（1）根据实验原理和注意事项分析是否需要小车质量远大于砂和砂桶的总质量；（2）读出A、E的刻度值，求出AE距离，利用v=xCE2T（3）根据动能定理知小车动能变化ΔEk与绳子拉力对小车所做功W的关系分析理论值和实验值的区别。【解答】解：（1）为了能用砂和砂桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功，则绳中拉力要等于砂和砂桶的总重力，即小车质量需要远大于砂和砂桶的总质量。（2）刻度尺的分度值为0.1cm，由图可知sAE＝3.20cm，电源频率为40Hz，相邻计数点间的时间间隔T=1f=打点计时器在打D点时纸带的速度v=xCE2T（3）理论线ΔEk＝W由于实验前遗漏了平衡摩擦力，则mgx﹣μMgx=12（M+m）v2-12令k=则（1-μk）mgx＝（1+k）[12Mv2-即（1-μk）W＝（1+k）Δ即ΔEk=k-μ由于k﹣μ﹣（k+k2）＝﹣μ﹣k2＜0则k-μk+则图像中图线的斜率小于理论曲线（ΔEk﹣W）的斜率，故ABC错误，D正确；故选：D。故答案为：（1）需要；（2）3.20；0.40；（3）D【点评】本题考查了探究功与速度变化的关系的实验。“探究恒力做功与动能改变的关系”与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力。

考点卡片1．动能定理的简单应用【知识点的认识】1.动能定理的内容：合外力做的功等于动能的变化量。2.表达式：W合＝ΔEk＝Ek末﹣Ek初3.本考点针对简单情况下用动能定理来解题的情况。【命题方向】如图所示，质量m＝10kg的物体放在水平地面上，物体与地面的动摩擦因数μ＝0.2，g＝10m/s2，今用F＝50N的水平恒力作用于物体上，使物体由静止开始做匀加速直线运动，作用时间t＝6s后撤去F，求：（1）物体在前6s运动的过程中的加速度；（2）物体在前6s运动的位移（3）物体从开始运动直到最终静止的过程中克服摩擦力所做的功。分析：（1）对物体受力分析知，物体做匀加速运动，由牛顿第二定律就可求出加速度；（2）用匀变速直线运动的位移公式即可求得位移的大小；（3）对全程用动能定理，可以求得摩擦力的功。解答：（1）对物体受力分析，由牛顿第二定律得F﹣μmg＝ma，解得a＝3m/s2，（2）由位移公式得X=12at2=12×3×6（3）对全程用动能定理得FX﹣Wf＝0Wf＝FX＝50×54J＝2700J。答：（1）物体在前6s运动的过程中的加速度是3m/s2；（2）物体在前6s运动的位移是54m；（3）物体从开始运动直到最终静止的过程中克服摩擦力所做的功为2700J。点评：分析清楚物体的运动过程，直接应用牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律求解即可，求摩擦力的功的时候对全程应用动能定理比较简单。【解题思路点拨】1．应用动能定理的一般步骤（1）选取研究对象，明确并分析运动过程。（2）分析受力及各力做功的情况①受哪些力？②每个力是否做功？③在哪段位移哪段过程中做功？④做正功还是负功？⑤做多少功？求出代数和。（3）明确过程始末状态的动能Ek1及Ek2。（4）列方程W总＝Ek2﹣Ek1，必要时注意分析题目潜在的条件，补充方程进行求解。注意：①在研究某一物体受到力的持续作用而发生状态改变时，如涉及位移和速度而不涉及时间时应首先考虑应用动能定理，而后考虑牛顿定律、运动学公式，如涉及加速度时，先考虑牛顿第二定律。②用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，以便更准确地理解物理过程和各物理量的关系。有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，在计算外力做功时更应引起注意。2．探究功与物体速度变化的关系【知识点的认识】一、实验：探究功与速度变化的关系1．实验目的：（1）探究功与物体速度变化的关系。（2）感悟实验方案的设计和实验数据的处理方法。2．实验的方法：如图所示，依次用1根、2根、3根…同样的橡皮筋与物体相连接，并且每次将橡皮筋拉伸相同的长度，这样操作，无须计算就可知道橡皮筋对物体所做的功依次为W、2W、3W…而每次橡皮筋对物体做功后的速度，可用打点计时器测出。3．实验器材：本实验需要的器材有：打点计时器（含纸带、学生电源、复写纸、连接导线）、同种橡皮条（10根）、小车、长木板、钉子、刻度尺。4．实验步骤：（1）按图连接好器材。橡皮筋的一端套在小车上，另一端套在钉子上，第一次用两根橡皮筋。将长木板倾斜一个角度，使重力沿