备考2020年高考物理一轮复习：22 实验：探究动能定理
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一、实验探究题（共12小题）
1、在用自由落体法“探究动能定理”的实验中，
(1)为完成此实验，除了图1中所给的器材，以下所列器材中必需的有______ ．（填字母） (1)
A . 毫米刻度尺
B . 秒表
C . 天平
D . 低压交流6V电源
(2)图2为实验打下的纸带，纸带上的点都是连续打下的点．已知打点计时器所用交流电源周期为T，重力加速度为g．量得A、B、C各点到起点O（打下的第一个点）的长度分别是 h1、h2、h3 ． 已知重锤质量为m，从起点O到B点重锤所受重力做功WG= ，动能增加量△EK=
．（用题中所给字母表示）
(3)在实验中，WG和△EK增并不严格相等，产生误差的主要原因是 ．
2、为了验证动能定理，某学习小组在实验室组装了如图所示的装置，还备有下列器材：打 点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、细砂、刻度尺。
他们称得滑块的质量为 M、砂和小桶的总质量为 m，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)实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，首先要做的步骤是 实验时为保证细线的拉力与砂和小桶的总重力大小基本相等，砂和小桶的总质量应满足的实验条件是 。
(2)在(1)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 v1、
v2(v1<v2)，已知当地的重力加速度为 g，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)。
3、用图甲所示的实验装置探究“动能定理”． 某学习小组在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条．细线一端连着滑块，另一端绕过气垫导轨左端的定滑轮与力电传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．
(1)某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d= mm．
(2)下列实验要求中不必要的一项是_______(请填写选项前对应的字母)． (2)
A . 应使A位置与光电门间的距离适当大些
B . 应使滑块质量远大于钩码和力电传感器的总质量
C . 应将气垫导轨调至水平
D . 应使细线与气垫导轨平行
(3)实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力电传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块动能的变化量与合外力对它所做功的关系，处理实验数据时应作出的图象是____(请填写选项前对应的字母)． (3)
A . 作出“t-F图象”
B . 作出“t2-F图象”
C . 作出“t2- 
图象”
D . 作出“ 
-F2图象”
图象”
D . 作出“ -F2图象”
4、某同学用气垫导轨做验证动能定理实验装置如图甲所示，重力加速度为g，按要求完成下列问题。
(1)实验前先用游标卡尺测出遮光条的宽度测量示数如图乙所示，则遮光条的宽度d= mm。
(2)实验中需要的操作是___________。 (2)
A . 调节螺钉，使气垫导轨水平
B . 调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行
C . 滑块与遮光条的总质量M一定要远大于钩码的质量m
D . 使滑块释放的位置离光电门适当远一些
(3)按图示安装并调节好装置，开通气源，将滑块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为△t，则物块通过光电门时的速度为v= (用测得的物理量字母表示)
(4)若保持钩码质量不变，改变滑块开始释放的位置，测出每次释放的位置到光电门的距离x及每次实验时遮光条通过光电门的时间△t，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。 (4)
A . x－△t
B . x－(△t)2
C . x－(△t)－1
D . x－(△t)－2
5、某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一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，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A、B两点间的距离．滑块与导轨间没有摩擦，用g表示重力加速度．
①该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图所示，遮光片的宽度d = cm．
②该同学首先调整导轨倾角，易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在滑块上．让滑块恰好在A点静止．剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为 （用题目中所给的物理量符号表示）．
③为验证从A →B过程中小车合外力做功与滑块动能变化的关系，需要验证的关系式为 （用题目中所给的物理量符号表示）．
6、探究外力做功与物体动能变化关系的实验装置如图甲所示，根据实验中力传感器读数和电磁打点器打出纸带的测量数据等可分别求得外力对小车做功和小车动能的变化。
(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是____。
(1)
(1)
A . 实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B . 实验操作时要先放小车，后接通电源
C . 调整滑轮的高度，使连接小车的细线与木板平行
D . 在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)除了图中所注明的器材外，实验中还需要交流电源、电线、刻度尺和 。
(3)如下图所示，为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究功与速度变化的关系。已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g。图中已经标明了要测量的物理量，另外，已知对应传感器的读数为F，小车的质量为M，钩码的总质量为m，请你以小车为研究对象，把要探究的结果用题中和纸带上的字母表达出来 。
(4)分析试验数据后发现，小车增加的动能明显大于细线拉力做的功，可能的原因是： 。
7、某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理．
(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从如图中读出两光电门中心之间的距离s= cm；
(2)测量挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间△t1和△t2 ， 并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是 ；
(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？ （填“是”或“否”）
8、某学习小组用图甲所示的实验装置探究动能定理。遮光板的宽度为d，A、B处分别为光电门，可测得滑块通过A、B处所用的时间；挂上钩码，从O点由静止释放小车进行实验。
(1)某同学用天平称量滑块和遮光板的总质量M，钩码质量为m，实验时为了保证小车受到的合力与重物的重力大小基本相等，钩码质量m满足的实验条件 ，实验时首先要做的步骤是 。
(2)在（1）的基础上，让钩码带动滑块加速运动，测出这A、B两点的间距L，遮光板的宽度为d和滑块通过A、B光电门的时间分别为t1、t2 ， 则本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）。
9、测量滑块在运动过程中所受的合外力是“探究动能定理”实验要解决的一个重要问题。为此，某同学设计了如下实验方案，实验装置如图：
A．一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起。调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；
B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动。
请回答下列问题：
①滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是 ；
②滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小与钩码的重力大小关系是 (选填“相等”、“不相等”或“无关”)；
10、
(1)用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是__________．
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 . 可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值
E . 实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源
F . 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最大速度
G . 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
(2)在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，根据所获得的数据，使用Excel作图，则下列图线可能正确的是（ ）
11、某实验小组用图所示的实验装置和器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力，为探究小车的动能变化规律：
(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是____。 (1)
A . 实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B . 实验操作时要先释放小车，后接通电源
C . 在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好
D . 在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)除实验装置图中的仪器外，还需要的测量仪器有 ，
(3)如图为实验中打出昀一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究“动能定理”。已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g，图中已经标明了要测量的物理量。另外，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m。请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出 。
12、在用下图所示的装置做“探究动能定理”的实验时：
(1)下列说法中正确的是______ （填字母代号） (1)
A . 该实验不需要平衡摩擦力
B . 为简便起见，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样
C . 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最大速度
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
(2)下列说法中正确的是______（填字母代号） (2)
A . 橡皮筋做的功可以直接测量
B . 把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍
C . 可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值
D . 可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值