專題12 實(shí)驗(yàn)-探究動(dòng)能定理（原卷版）-備戰(zhàn)期末高一物理

試卷第=page22頁，共=sectionpages33頁專題12實(shí)驗(yàn)—探究動(dòng)能定理一、實(shí)驗(yàn)題1．（22-23高一下·黑龍江牡丹江·期末）某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)采用圖甲所示的裝置（實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼未到達(dá)地面）來“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”。圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，點(diǎn)O為紙帶的起始點(diǎn)，A、B、C、D、E是紙帶上的五個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用刻度尺測(cè)得五個(gè)點(diǎn)到O的距離如圖乙所示。已知所用交變電源的頻率為50Hz，則：（g取10m/s2）（1）打B、D兩點(diǎn)時(shí)小車的速度分別為vB=m/s，vD=m/s。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）若鉤碼的質(zhì)量m=250g，小車的質(zhì)量M=1kg，則從B至D的過程中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的合力對(duì)小車做的功W=J，小車動(dòng)能的變化ΔEk=J。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他們發(fā)現(xiàn)合外力做的功與小車動(dòng)能的變化有一定的偏差，產(chǎn)生誤差的原因可能是：。（至少說出一條）2．（22-23高一下·山西運(yùn)城·期末）某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲裝置來探究“小車所受合外力做的功與小車的動(dòng)能改變量的關(guān)系”。實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：①按如圖甲安裝實(shí)驗(yàn)裝置，砂桶通過細(xì)繩繞過定滑輪與小車連接，保證斜面上方的細(xì)線與斜面平行，使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。②將砂桶中倒入適量的細(xì)砂，接通電源，輕推小車，小車能沿斜面勻速上滑。③讀出拉力傳感器的求數(shù)F1=2.0N，斷開電源。④換上另一條紙帶，再往砂桶中倒入適量的細(xì)砂，接通電源，由靜止釋放砂桶，小車沿斜面加速上滑。⑤讀出拉力傳感器的示數(shù)F2，斷開電源，取下紙帶。⑥重復(fù)以上步驟④⑤，得到多條紙帶。該小組選取理想的紙帶，對(duì)應(yīng)的拉力傳感器示數(shù)F2=4.0N，紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G，各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)距離如圖乙所示，已知小車和拉力傳感器的總質(zhì)量M=2.0kg，取重力加速度為g=10m/s2。（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（1）將砂桶中倒入適量的細(xì)砂，輕推小車，使小車沿斜面勻速上滑，這樣做的目的是。（2）小車從O點(diǎn)到E點(diǎn)加速上滑過程中，合外力對(duì)小車做的功為J；在E點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能J。（3）假如實(shí)驗(yàn)中所使用電源頻率低于正常值，則測(cè)得的小車的動(dòng)能Ek與真實(shí)值相比會(huì)（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。3．（22-23高一下·安徽滁州·期末）某同學(xué)用圖中所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．按圖甲所示安裝器材，調(diào)整墊塊的位置，使長木板的傾角大小適當(dāng)B．接通電源，調(diào)整小盤中沙子的質(zhì)量，輕推滑塊，使滑塊恰好能勻速下滑C．取下細(xì)線和小盤，用天平測(cè)出小盤和盤中沙子的總質(zhì)量m和滑塊的質(zhì)量MD．保持長木板的傾角不變，接通電源，由靜止釋放滑塊，打出一條紙帶E．改變長木板傾角，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的交流電源的頻率是50Hz，重力加速度。（1）取下細(xì)繩和小盤后，滑塊下滑過程中受到的合外力F（選填“大于”、“小于”、“選大于”、“遠(yuǎn)小于”或“等于”）mg；（2）在某次操作中，測(cè)出m＝40g、M＝140g，打出的紙帶如圖乙所示，圖中每隔4個(gè)點(diǎn)選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離已經(jīng)標(biāo)注在紙帶上（單位：cm），則打下B點(diǎn)時(shí)滑塊的速度為m/s，打下F點(diǎn)時(shí)滑塊的速度為m/s，從打下B點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過程中，滑塊受到合外力做的動(dòng)W＝J，滑塊動(dòng)能的變化量J。（結(jié)果均保用3位有效數(shù)字）4．（22-23高一下·湖南湘潭·期末）某同學(xué)用如圖所示的“探究平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量小球從軌道末端拋出的初動(dòng)能，具體步驟如下：（1）用天平測(cè)出小球的質(zhì)量m；（2）豎直木板上固定背景方格紙，將小球從高度h處釋放，使用頻閃照相機(jī)（每隔相等時(shí)間T拍一次照片）拍攝小球在空中的位置。如圖所示為小球運(yùn)動(dòng)的頻閃照片的一部分，圖中背景小方格的邊長表示實(shí)際長度為d，重力加速度為g，那么：（均用題中字母表示）①照相機(jī)的頻閃周期T=；②小球的初動(dòng)能E=；（3）若測(cè)出的小球的初動(dòng)能偏小，則可能的原因是。A．當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣刃∮趃B．軌道末端偏離水平方向C．木板上端向內(nèi)側(cè)傾斜5．（22-23高一下·云南文山·期末）某同學(xué)利用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌裝置“探究動(dòng)能定理”。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過定滑輪、輕質(zhì)動(dòng)滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)相連。實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)出遮光條的寬度d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m。（1）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：①用刻度尺測(cè)量遮光條的寬度d，兩個(gè)光電門之間的距離L如圖乙所示，則L=cm；

②按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中與定滑輪及彈簧測(cè)力計(jì)相連的細(xì)線豎直；③實(shí)驗(yàn)時(shí)要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平。不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，輕推滑塊，如果，則表示氣墊導(dǎo)軌已調(diào)整至水平狀態(tài)；④掛上鉤碼后，接通氣源，再放開滑塊，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，遮光條通過光電門1的時(shí)間為，遮光條通過光電門2的時(shí)間為，求出滑塊動(dòng)能的變化量；⑤改變鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟“④”，求在不同合力作用下滑塊的動(dòng)能變化量。（2）對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是。A．彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為B．彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)等于滑塊所受合外力C．實(shí)驗(yàn)過程中鉤碼處于失重狀態(tài)D．鉤碼的總質(zhì)量m需滿足遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量M（3）也可以通過多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，做出的圖像，若圖像斜率k=，說明在誤差允許的范圍內(nèi)動(dòng)能定理成立。6．（22-23高一下·遼寧鐵嶺·期末）某興趣小組利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)量大理石滑塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。步驟如下：（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量自制擋光片的寬度d.（2）如題圖，將擋光片固定在滑塊上，在傾斜放置的長木板上A、B兩點(diǎn)安裝光電門，測(cè)出長木板與水平桌面的夾角。（3）將滑塊從某一位置由靜止釋放。記錄擋光片分別通過光電門A、B的時(shí)間和，滑塊通過A點(diǎn)的速率為,（用題給物理量符號(hào)表示），為了求出動(dòng)摩擦因數(shù)，還需要測(cè)量的物理量是?；瑝K在長木板上運(yùn)動(dòng)的加速度為（用題給物理量符號(hào)表示）.7．（22-23高一下·山東青島·期末）青島二中物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，利用汽車空擋（無動(dòng)力）在斜面上滑行驗(yàn)證動(dòng)能定理。校園內(nèi)北側(cè)馬路有個(gè)較長的平直斜坡，由指導(dǎo)教師駕駛車輛，車內(nèi)同學(xué)手持可同時(shí)顯示位置、速度的北斗導(dǎo)航接收器，另外的同學(xué)持?jǐn)z像機(jī)拍攝接收器，后期通過錄像回放提取的數(shù)據(jù)如表格所示。已知汽車的總質(zhì)量為1.6t，斜坡角度約為10°（取，）。請(qǐng)回答下列問題。位移m速度m/s速度平方m2/s20.00.000.002.01.692.877.03.119.6815.04.6421.5220.05.3929.0432.06.8146.32（1）汽車空擋下滑過程中阻力有、（寫出不少兩個(gè)）。（2）以位移為橫坐標(biāo)，速度和速度平方為縱坐標(biāo)，通過描點(diǎn)并用平滑曲線連接各點(diǎn)，得到兩個(gè)運(yùn)動(dòng)圖線。（3）通過v2-x圖像，可得恒力作用下物體速度的平方與通過的位移成（正比、反比或無關(guān)）。（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，本此實(shí)驗(yàn)中汽車所受的總阻力約為N。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）8．（22-23高一下·廣東茂名·期末）某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝來驗(yàn)證系統(tǒng)的動(dòng)能定理，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．用天平測(cè)量滑塊與遮光條的總質(zhì)量M以及鉤碼的質(zhì)量m，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌成水平狀態(tài)；B．將帶有遮光條的滑塊放在氣墊導(dǎo)軌上，用跨過光滑定滑輪的細(xì)線拴接滑塊和鉤碼，調(diào)節(jié)細(xì)線；C．將滑塊由氣墊導(dǎo)軌的左側(cè)某個(gè)位置由靜止釋放，通過刻度尺讀出釋放點(diǎn)與光電門之間的距離L以及遮光條通過光電門的擋光時(shí)間；D．重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟得出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．（1）下列說法正確的是（填標(biāo)號(hào)）；A．實(shí)驗(yàn)過程中，鉤碼的重力做的功等于繩對(duì)滑塊的拉力做的功B．需要調(diào)節(jié)細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌成平行狀態(tài)C．為了完成該實(shí)驗(yàn)，還需要測(cè)量擋光片從釋放點(diǎn)到光電門處的運(yùn)動(dòng)時(shí)間（2）若測(cè)得擋光條的寬度為d，則滑塊經(jīng)過光電門的瞬間速度為；（3）以為縱軸、以為橫軸，當(dāng)繪出的函數(shù)圖像的斜率，就能驗(yàn)證系統(tǒng)的動(dòng)能定理。一、實(shí)驗(yàn)題1．（22-23高一下·湖南益陽·期末）用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)補(bǔ)充完成下列實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容。（1）用天平測(cè)得小車和遮光片的總質(zhì)量為M、砝碼盤的質(zhì)量為m0；用刻度尺測(cè)得遮光片的寬度為d，按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，用刻度尺測(cè)得兩光電門之間的距離s。（2）在砝碼盤中放入適量的砝碼，適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時(shí)間相等。（3）取下細(xì)線和砝碼盤，記下（填寫相應(yīng)物理量及其符號(hào)）。（4）讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)器分別測(cè)出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間和。（5）在步驟4中，小車從光電門A下滑至光電門B過程中合力做的總功W合=，小車動(dòng)能變化量=（用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g），比較W合和的值，找出兩者之間的關(guān)系。2．（22-23高一下·四川成都·期末）小明和同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖甲所示的裝置做“驗(yàn)證動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)中，適當(dāng)傾斜木板的目的是。（2）小明用托盤天平分別稱出小車的質(zhì)量為、托盤及所掛鉤碼的總質(zhì)量為，并打出一條清晰的紙帶（如圖乙），紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為50Hz，重力加速度大小取，他以小車為研究對(duì)象，分析紙帶上B點(diǎn)到E點(diǎn)的數(shù)據(jù)，做了如下計(jì)算：①小車所受合外力做的功為J（保留2位有效數(shù)字）；②小車在B點(diǎn)、E點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為m/s，m/s；（均保留2位有效數(shù)字）③小車動(dòng)能的變化量為J（保留2位有效數(shù)字），實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與相差較大，其主要原因是。3．（22-23高一下·重慶長壽·期末）為了研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系，某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，由重物通過滑輪牽引小車，使小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小車運(yùn)動(dòng)的距離和速度可以由紙帶測(cè)出。在實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)想用重物的重力表示小車受到的合外力，為了減小誤差，他采取了兩項(xiàng)措施：①；②重物的質(zhì)量必須（填“遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于”、“等于”或“遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于”）小車質(zhì)量。4．（22-23高一下·湖南湘潭·期末）某同學(xué)利用驗(yàn)證牛頓第二定律的裝置來驗(yàn)證動(dòng)能定理，實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）測(cè)量小車、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量為M，擋光板的寬度d；（2）水平軌道上安裝兩個(gè)光電門，測(cè)出兩光電門中心間的距離s，小車上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪，掛上砝碼盤，實(shí)驗(yàn)首先保持軌道水平，小車通過光電門1和2的時(shí)間相等，此時(shí)小車做運(yùn)動(dòng)，力傳感器的示數(shù)為；（3）增加砝碼盤里砝碼的質(zhì)量，釋放小車，力傳感器的示數(shù)為F，小車通過光電門1和2的時(shí)間分別為和，則小車受到的合外力為（用“F、F0”表示）；（4）已知重力加速度為g，若要驗(yàn)證動(dòng)能定理，需要驗(yàn)證的關(guān)系為。5．（22-23高一下·江西贛州·期末）某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器、光電門等器材探究滑塊“動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在滑塊上安裝一遮光條與拉力傳感器，把滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上并靜止在A處，并通過定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連，光電門安裝在B處，測(cè)得滑塊（含遮光板和拉力傳感器）質(zhì)量為M、鉤碼總質(zhì)量為m、AB之間的距離為L，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，將滑塊在圖示A位置由靜止釋放后，拉力傳感器記錄下滑塊在運(yùn)動(dòng)過程的拉力為F，光電計(jì)時(shí)器記錄下遮光條通過光電門的時(shí)間分別為Δt。（1）實(shí)驗(yàn)中是否要求鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M（填：是、否）；（2）實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量是（用文字及相應(yīng)的符號(hào)表示）；（3）則本實(shí)驗(yàn)中探究滑塊動(dòng)能定理的表達(dá)式為（用以上對(duì)應(yīng)物理量的符號(hào)表示）；（4）為減少實(shí)驗(yàn)誤差，可采取的方法是。A．增大AB之間的距離L

B．減少AB之間的距離LC．增大遮光條的寬度d

D．減少遮光條的寬度d6．（22-23高一下·四川成都·期末）在物理學(xué)研究中，通過理論推導(dǎo)得出的結(jié)論，常常還要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的證明和實(shí)踐的檢驗(yàn)。某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證動(dòng)能定理。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。（2）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的一項(xiàng)是（填標(biāo)號(hào)）。A．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量B．若選用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則應(yīng)選用6V的直流電源C．開始時(shí)小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器放置，先接通電源，再由靜止釋放小車，打出紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)D．需要用天平測(cè)出砂和砂桶的總質(zhì)量（3）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車的質(zhì)量為，砂