2025年高考物理復習之小題狂練600題（實驗題）：探究功與物體速度變化的關系（10題）

第1頁（共1頁）2025年高考物理復習之小題狂練600題（實驗題）：探究功與物體速度變化的關系（10題）一．實驗題（共10小題）1．（2024?長安區(qū)二模）在做“探究功和物體速度變化的關系”的實驗時，某同學認為課本上提供的方案：增加橡皮筋的根數，實際上是通過增加力的倍數，從而增加功的倍數。該同學設想，由功的計算式W＝FLcosα可知，保持力不變，增加力作用的距離也可以增加功的倍數。據此，他設計了如下實驗方案（實驗裝置如圖1所示）：①取一平整的長木板傾斜固定在水平桌面上，將一光電門（與電腦連接）固定于長木板下端的a點；②在長木板上標出到光電門間距分別為x＝L、2L、3L、4L、5L、…的位置點b、c、d、e、f、…；③將帶有很窄擋光片的小車分別從b、c、d、e、f、…點由靜止釋放，利用光電門測定小車通過a點的速度v＝v1、v2、v3、v4、v5、…；④然后通過作x和v2的關系圖象，尋找x和v2的關系，進而得出功和物體速度變化的關系。（1）本方案中是否需要平衡摩擦力。（填“需要”或“不需要”）（2）該同學根據上述方案做了實驗，實驗記錄的數據如下表所示：x/cm15.0030.0045.0060.0075.00v/m?s﹣10.640.891.101.271.42v2/（m?s﹣1）20.410.791.211.612.02請你根據坐標軸所代表的物理量和標度，在圖2所示坐標紙中畫出x和v2的關系圖象；（3）由如圖可以得出本實驗的最終結論是：。2．（2024?廣西三模）如圖甲是“探究功與速度變化的關系”的實驗裝置，其中打點計時器所用交流電的頻率為50Hz。當質量為0.10kg的小車，在1條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W。（1）關于該實驗，（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。（2）當用2條、3條……完全相同的橡皮筋進行第2次、第3次……實驗時，由于每次實驗中橡皮筋的拉伸長度相同，因此第2次、第3次……實驗中，橡皮筋對小車做的功分別為、、……，每次實驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出的紙帶求出。（3）圖乙為某次用1條橡皮筋實驗打出的紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點間的距離分別為AB＝1.60cm，BC＝1.62cm，CD＝1.64cm，DE＝1.64cm，則小車獲得的最大速度為m/s。（結果保留兩位有效數字）3．（2024?合肥三模）某中學實驗小組用如圖甲所示的實驗裝置探究做功與動能變化的關系，一端安裝輕質光滑定滑輪的長木板放在水平桌面上，長木板A處有一帶長方形遮光片的滑塊，滑塊右端固定有力傳感器，能測出滑塊所受的拉力，滑塊、傳感器及遮光片的總質量為M，滑塊右端由跨過定滑輪的細繩與一沙桶相連，沙桶和沙的總質量為m，遮光片兩條長邊與長木板垂直；長木板上B處固定一光電門，可以測量遮光片經過光電門時的擋光時間為t，d表示遮光片的寬度，L表示遮光片右側初位置至光電門之間的距離。（1）實驗前平衡滑塊與長木板間的摩擦力（填“需要”或“不需要”）。（2）實驗過程中滿足M遠大于m（填“需要”或“不需要”）。（3）實驗主要步驟如下：①按圖甲正確安裝器材并進行正確調節(jié)。②該同學首先用游標卡尺測量了遮光片的寬度，如圖乙所示，遮光片寬度的測量值d＝cm。③讓沙桶內盛上適量細沙，由靜止釋放滑塊，滑塊在細線拉動下運動，記錄力傳感器的示數F和遮光片通過光電門的時間t；保持質量M和遮光片右側初位置至光電門之間的距離L不變，改變沙桶內細沙的質量，重復以上步驟。（4）為了直觀地研究滑塊動能變化與合外力對它所做功的關系，根據多次實驗記錄的F和t描點，擬合成一條直線圖像，數據處理時應做出的圖像是（請?zhí)顚戇x項前對應的字母）。A．t﹣FB．t2﹣FC．t2-D．1t-4．（2024?沈河區(qū)校級四模）某同學利用如圖所示的裝置“探究功與速度變化的關系”：在木塊的左端固定一擋板，擋板上栓一輕質彈簧，彈簧的右端固定一小物塊，物塊的上方有一很窄的遮光片，當彈簧的長度為原長時，物塊恰處于O點，O點的正上方有一光電門，光電門上連接計時器（圖中未畫出）。已知彈性勢能的表達式為Ep=1（1）實驗開始時，平衡摩擦力；測量遮光片的寬度。（均填“需要”或“不需要”）（2）所有實驗條件具備后，將小物塊向左壓縮Δx后從靜止釋放，小物塊在彈簧的作用下被彈出，記下遮光片通過光電門的時間t1。（3）在彈簧的彈性限度內將小物塊向左壓縮2Δx、3Δx、…后從靜止釋放，小物塊在彈簧的作用下被彈出，分別記下遮光片通過光電門的時間t2、t3…，則1t1：1（4）將幾次實驗中彈簧對小物塊做的功分別記為W1、W2、W3、…，則，若以W為縱坐標、1t2為橫坐標作圖，則得到的圖像是5．（2024?成都三模）某實驗小組用如圖所示的裝置驗證在圓周運動中的動能定理，鐵架臺上固定著拉力傳感器。一小鋼球（可視為質點）用不可伸長的輕繩懸掛在拉力傳感器的下端，拉力傳感器可記錄小鋼球在擺動過程中各時刻受到的拉力大小。將小鋼球拉至A點，用刻度尺量出輕繩的長度L以及拉到A點時小鋼球到拉力傳感器下端的豎直高度H，釋放小鋼球，小鋼球在豎直平面內來回擺動，記錄拉力傳感器的最大示數F和此時小鋼球的位置O點。已知小鋼球的質量為m，當地重力加速度大小為g，不計空氣阻力。（1）拉力傳感器的最大示數F（填“大于”、“小于”或“等于”）小鋼球的重力mg。（2）小鋼球從A點運動到O點的過程中，合外力對小鋼球做的功為（用題中所給物理量的字母表示）。（3）小鋼球從A點運動到O點的過程中，小鋼球動能的變化量為（用題中所給物理量的字母表示）。（4）在誤差允許范圍內，合外力對小鋼球做的功和小鋼球動能的變化量近似相等，則可驗證動能定理成立。6．（2024?雨花區(qū)校級模擬）某同學做“探究合外力做功與動能改變的關系”實驗，裝置如圖甲所示，將光電門固定在水平軌道上的B點，用重物通過細線拉小車，保持小車（含遮光條）質量M不變，改變所掛重物質量多次進行實驗，使小車每次都從同一位置A由靜止開始運動，AB間距離為L．（重力加速度大小g取10m/s2）（1）用游標卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d＝cm；（2）實驗中認為小車所受拉力與重物重力大小相等，測出多組重物質量m和相應小車經過光電門時的速度v，作出v2﹣m圖象如圖丙所示，由圖象可知小車受到的摩擦力大小為N；（3）在滿足條件的情況下，v2﹣m圖象是線性變化的，說明合外力做的功等于動能的改變，此時圖象的斜率k的表達式為k＝（用題給物理量的字母表示）。7．（2024?南充二模）某同學用圖甲所示的實驗裝置探究恒力做功與小車動能變化的關系。（1）完成本實驗還需要下列哪些實驗器材。A.天平B.秒表C.刻度尺D.交流電源（2）圖乙為實驗得到的一條清晰的紙帶，A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點，SAD＝cm。已知電源頻率為50Hz，則打點計時器在打D點時紙帶的速度v＝m/s（保留兩位有效數字）。（3）某同學畫出了小車動能變化與拉力對小車所做的功的ΔEk—W關系圖像（理論線ΔEk＝W＝mgx），由于實驗前遺漏了平衡摩擦力這一關鍵步驟，他得到的實驗圖線為圖丙中實驗線，若已知小車與水平木板間的動摩擦因數為μ，小車與砂桶和砂的質量關系滿足mM=k，則實驗線的斜率為（用μ、8．（2024?郫都區(qū)校級二模）某同學利用驗證牛頓第二定律的裝置來驗證動能定理，實驗步驟如下：（1）測量小車、力傳感器和擋光板的總質量為M，擋光板的寬度d；（2）水平軌道上安裝兩個光電門，測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，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪，掛上砝碼盤，實驗首先保持軌道水平，小車通過光電門1和2的時間相等，此時小車做運動，力傳感器的示數為F0；（3）增加砝碼盤里砝碼的質量，釋放小車，力傳感器的示數為F，小車通過光電門1和2的時間分別為t1和t2，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，若要驗證動能定理，需要驗證的關系為。9．（2024?武侯區(qū)校級模擬）某實驗小組利用如圖甲所示的裝置做“驗證動能定理”實驗，滑塊、遮光條和力傳感器的總質量為M。（1）先用游標卡尺測得遮光條寬度，示數如圖乙所示，則遮光條寬度d＝mm；（2）開通氣源，為了保證細線上的拉力等于滑塊所受的合外力，除調節(jié)光滑定滑輪的高度使細線與導軌平行外，還需要的操作是。（3）調節(jié)好實驗裝置，甲同學保持光電門的位置不變，多次改變所掛鉤碼的質量進行實驗，每次遮光條均在A點時由靜止釋放滑塊，記錄每次力傳感器的示數F及遮光條遮光時間t，測出遮光條到光電門的距離L，作F-1t2圖像，如果圖像是一條過原點的直線，且圖像的斜率等于（4）乙同學保持所掛鉤碼的質量不變，多次改變光電門的位置，每次遮光條均在A點時由靜止釋放滑塊，記錄力傳感器的示數F、每次遮光條到光電門的距離L及遮光時間t，作t2-1L圖像，如果圖像是一條過原點的直線，且圖像的斜率等于10．（2024?長安區(qū)一模）某同學用圖甲所示的實驗裝置探究恒力做功與小車動能變化的關系。（1）為了能用砂和砂桶的總重力所做的功表示小車所受拉力做的功，本實驗中小車質量（選填“需要”或“不需要”）遠大于砂和砂桶的總質量m。（2）圖乙為實驗得到的一條清晰的紙帶，A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的打點，由圖可知，sAE＝cm。已知電源頻率為40Hz，則打點計時器在打D點時紙帶的速度v＝m/s（保留兩位有效數字）。（3）該同學畫出小車動能變化與拉力對小車所做的功的ΔEk﹣W關系圖像，由于實驗前遺漏了平衡摩擦力這一關鍵步驟，他得到的實驗圖線（實線）應該是。

2025年高考物理復習之小題狂練600題（實驗題）：探究功與物體速度變化的關系（10題）參考答案與試題解析一．實驗題（共10小題）1．（2024?長安區(qū)二模）在做“探究功和物體速度變化的關系”的實驗時，某同學認為課本上提供的方案：增加橡皮筋的根數，實際上是通過增加力的倍數，從而增加功的倍數。該同學設想，由功的計算式W＝FLcosα可知，保持力不變，增加力作用的距離也可以增加功的倍數。據此，他設計了如下實驗方案（實驗裝置如圖1所示）：①取一平整的長木板傾斜固定在水平桌面上，將一光電門（與電腦連接）固定于長木板下端的a點；②在長木板上標出到光電門間距分別為x＝L、2L、3L、4L、5L、…的位置點b、c、d、e、f、…；③將帶有很窄擋光片的小車分別從b、c、d、e、f、…點由靜止釋放，利用光電門測定小車通過a點的速度v＝v1、v2、v3、v4、v5、…；④然后通過作x和v2的關系圖象，尋找x和v2的關系，進而得出功和物體速度變化的關系。（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）該同學根據上述方案做了實驗，實驗記錄的數據如下表所示：x/cm15.0030.0045.0060.0075.00v/m?s﹣10.640.891.101.271.42v2/（m?s﹣1）20.410.791.211.612.02請你根據坐標軸所代表的物理量和標度，在圖2所示坐標紙中畫出x和v2的關系圖象；（3）由如圖可以得出本實驗的最終結論是：W與v2成正比?！究键c】探究功與物體速度變化的關系．【專題】實驗題；定量思想；實驗分析法；動能定理的應用專題；實驗能力．【答案】（1）不需要；（2）如圖所示：；（3）合力做功與v2成正比?！痉治觥浚?）實驗是為了探究功的倍數與速度的關系，只需要求出倍數關系就可以了，不需要平衡摩擦力；（2）根據表中數據，圖中描點，然后讓所有點均勻分布在直線兩側，做出這條直線；（3）根據實驗圖像，可得出的結論是合力做功與v2成正比?！窘獯稹拷猓海?）本實驗是探究功和速度變化的倍數關系，因此只需要算出功的倍數即可，保證合力恒定就可以，本題中合外力就是mgsinθ和摩擦力的合力，因此不需要平衡摩擦。（2）根據描點法可得x和v2的關系圖象，如圖所示：（3）由（2）中圖像可知合力做的功正比于物體速度平方的變化量，即合力做功與v2成正比。故答案為：（1）不需要；（2）如圖所示：；（3）合力做功與v2成正比?！军c評】本題主要考查合力做功與速度的關系，在作圖中要注意，要做一條直線，讓其他點，均勻分別在直線兩側。2．（2024?廣西三模）如圖甲是“探究功與速度變化的關系”的實驗裝置，其中打點計時器所用交流電的頻率為50Hz。當質量為0.10kg的小車，在1條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W。（1）關于該實驗，需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。（2）當用2條、3條……完全相同的橡皮筋進行第2次、第3次……實驗時，由于每次實驗中橡皮筋的拉伸長度相同，因此第2次、第3次……實驗中，橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W、……，每次實驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出的紙帶求出。（3）圖乙為某次用1條橡皮筋實驗打出的紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點間的距離分別為AB＝1.60cm，BC＝1.62cm，CD＝1.64cm，DE＝1.64cm，則小車獲得的最大速度為0.82m/s。（結果保留兩位有效數字）【考點】探究功與物體速度變化的關系．【專題】定量思想；推理法；動能定理的應用專題；分析綜合能力．【答案】（1）需要；（2）2W，3W；（3）0.82【分析】（1）實驗原理分析；（2）本實驗采用比例法，設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W…．所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致；（3）與小車相連的一端打的點比較密集一點，要測量最大速度，應該選用點跡均勻的部分，然后由位移公式即可求出。【解答】解：（1）為了保證小車的動能都是橡皮筋做功的結果，必須平衡摩擦力；（2）由于平衡了摩擦力，只有橡皮筋的拉力做功，所以當用一根橡皮筋做功記為W，用兩根橡皮筋做功則應記為2W，用三根橡皮筋做功記為3W；（3）要測量最大速度，應該選用點跡恒定的部分即應選用紙帶的C、D、E部分進行測量，交流電頻率為50Hz，則打點的時間間隔為0.02s，最大速度：vm=xt故答案為：（1）需要；（2）2W，3W；（3）0.82【點評】小車的速度通過紙帶上點求出，而小車的動能完全是由橡皮筋做功而導致的。同時巧用一根橡皮筋做功為W，兩根橡皮筋則為2W，但每根伸長的長度必須相同，該實驗中如果平衡摩擦力則小車的運動情況是先加速，再勻速，最后減速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運動；如果沒有平衡摩擦力，橡皮條先加速后減速，沒有勻速過程。3．（2024?合肥三模）某中學實驗小組用如圖甲所示的實驗裝置探究做功與動能變化的關系，一端安裝輕質光滑定滑輪的長木板放在水平桌面上，長木板A處有一帶長方形遮光片的滑塊，滑塊右端固定有力傳感器，能測出滑塊所受的拉力，滑塊、傳感器及遮光片的總質量為M，滑塊右端由跨過定滑輪的細繩與一沙桶相連，沙桶和沙的總質量為m，遮光片兩條長邊與長木板垂直；長木板上B處固定一光電門，可以測量遮光片經過光電門時的擋光時間為t，d表示遮光片的寬度，L表示遮光片右側初位置至光電門之間的距離。（1）實驗前需要平衡滑塊與長木板間的摩擦力（填“需要”或“不需要”）。（2）實驗過程中不需要滿足M遠大于m（填“需要”或“不需要”）。（3）實驗主要步驟如下：①按圖甲正確安裝器材并進行正確調節(jié)。②該同學首先用游標卡尺測量了遮光片的寬度，如圖乙所示，遮光片寬度的測量值d＝0.560cm。③讓沙桶內盛上適量細沙，由靜止釋放滑塊，滑塊在細線拉動下運動，記錄力傳感器的示數F和遮光片通過光電門的時間t；保持質量M和遮光片右側初位置至光電門之間的距離L不變，改變沙桶內細沙的質量，重復以上步驟。（4）為了直觀地研究滑塊動能變化與合外力對它所做功的關系，根據多次實驗記錄的F和t描點，擬合成一條直線圖像，數據處理時應做出的圖像是C（請?zhí)顚戇x項前對應的字母）。A．t﹣FB．t2﹣FC．t2-D．1t-【考點】探究功與物體速度變化的關系．【專題】定量思想；實驗分析法；動能定理的應用專題；實驗能力．【答案】見試題解答內容【分析】（1）（2）從動能定理的內容及實驗原理進行分析答題；（3）游標卡尺的讀數是由主尺和游標尺的示數之和，游標尺的讀數與精度有關；（4）由動能定理寫出表達式，要擬合直線，從表達式中可以看出圖象的橫縱坐標?！窘獯稹拷猓海?）在此實驗中，做功是指合力做的功，所以需要平衡阻力；（2）平衡好阻力后，拉力就是小車到的合力，而拉力可以從力傳感器上直接讀出，所以不需要滿足M＞＞m；（3）②游標卡尺的精度為120mm=0.05mm，游標卡尺的讀數是由主尺和游標尺的示數之和，所以d＝5mm+12×0.05mm＝5.60mm＝（4）滑塊的動能的變化ΔEk=12Mv2=12M(dt)2，而合力做的功W＝FL，若兩者相等則有故答案為：（1）需要；（2）不需要；（3）0.560；（4）C【點評】本題是探究做功與速度的變化關系的實驗與動能定理的綜合題，考查了實驗原理的理解、操作注意事項、操作細節(jié)要求、游標卡尺的讀數及動能定理等，還要體會用圖象法解決問題能克服偶然誤差的優(yōu)點。4．（2024?沈河區(qū)校級四模）某同學利用如圖所示的裝置“探究功與速度變化的關系”：在木塊的左端固定一擋板，擋板上栓一輕質彈簧，彈簧的右端固定一小物塊，物塊的上方有一很窄的遮光片，當彈簧的長度為原長時，物塊恰處于O點，O點的正上方有一光電門，光電門上連接計時器（圖中未畫出）。已知彈性勢能的表達式為Ep=1（1）實驗開始時，需要平衡摩擦力；不需要測量遮光片的寬度。（均填“需要”或“不需要”）（2）所有實驗條件具備后，將小物塊向左壓縮Δx后從靜止釋放，小物塊在彈簧的作用下被彈出，記下遮光片通過光電門的時間t1。（3）在彈簧的彈性限度內將小物塊向左壓縮2Δx、3Δx、…后從靜止釋放，小物塊在彈簧的作用下被彈出，分別記下遮光片通過光電門的時間t2、t3…，則1t1：1t2：1（4）將幾次實驗中彈簧對小物塊做的功分別記為W1、W2、W3、…，則，若以W為縱坐標、1t2為橫坐標作圖，則得到的圖像是【考點】探究功與物體速度變化的關系．【專題】實驗題；實驗探究題；定量思想；實驗分析法；動能定理的應用專題；實驗能力．【答案】（1）需要；不需要；（2）1：2：3；（3）一條直線?！痉治觥扛鶕嶒灢僮饕罂芍枰胶饽Σ亮?；電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時速度，根據功能關系可以求出需要驗證的關系式?！窘獯稹拷猓海?）為了使滑塊受到的合力等于彈簧的彈力，因此需要平衡摩擦力；由于遮光條的寬度不變，在實驗的定性分析中是一定值，因此不需要測量遮光條的寬度；（3）根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度，遮光條第一次通過光電門的瞬時速度v根據動能定理W即1化簡得1第二次通過光電門的瞬時速度v同理可得1第三次通過光電門的瞬時速度v同理可得1代入數據解得1（3）遮光條通過光電門的瞬時速度v=根據動能定理W=由于滑塊的質量和遮光條的寬度是定值，因此W-故答案為：（1）需要；不需要；（2）1：2：3；（3）一條直線。【點評】光電門測量瞬時速度的原理是極短時間內的平均速度等于瞬時速度；在實驗中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時明確實驗原理是解答實驗問題的前提。5．（2024?成都三模）某實驗小組用如圖所示的裝置驗證在圓周運動中的動能定理，鐵架臺上固定著拉力傳感器。一小鋼球（可視為質點）用不可伸長的輕繩懸掛在拉力傳感器的下端，拉力傳感器可記錄小鋼球在擺動過程中各時刻受到的拉力大小。將小鋼球拉至A點，用刻度尺量出輕繩的長度L以及拉到A點時小鋼球到拉力傳感器下端的豎直高度H，釋放小鋼球，小鋼球在豎直平面內來回擺動，記錄拉力傳感器的最大示數F和此時小鋼球的位置O點。已知小鋼球的質量為m，當地重力加速度大小為g，不計空氣阻力。（1）拉力傳感器的最大示數F大于（填“大于”、“小于”或“等于”）小鋼球的重力mg。（2）小鋼球從A點運動到O點的過程中，合外力對小鋼球做的功為mg（L﹣H）（用題中所給物理量的字母表示）。（3）小鋼球從A點運動到O點的過程中，小鋼球動能的變化量為12L（F﹣mg）（4）在誤差允許范圍內，合外力對小鋼球做的功和小鋼球動能的變化量近似相等，則可驗證動能定理成立?！究键c】探究功與物體速度變化的關系．【專題】定量思想；推理法；牛頓第二定律在圓周運動中的應用；分析綜合能力．【答案】（1）大于（2）mg（L﹣H）（3）12L（F﹣mg）（4【分析】（1）根據小球做圓周運動合外力不為零進行判斷；（2）根據A點運動到O點過程只有重力做功進行分析；（3）根據牛頓第二定律列式求解；（4）根據（2）（3）分析結論聯立求解?！窘獯稹拷猓海?）小鋼球在豎直平面內擺動到最低點過程中，小球做圓周運動，合外力指向圓心，即Fn＝F﹣mg＞0，即拉力傳感器的最大示數F大于小鋼球的重量mg；（2）小鋼球從A點運動到O點的過程中，只有重力做功，合外力對小鋼球做的功為W合＝mg（L﹣H）；（3）根據牛頓第二定律F﹣mg=得ΔEk=12L（F﹣（4）在誤差允許范圍內，合外力對小鋼球做的功和小鋼球動能的變化量近似相等，即mg（L﹣H）=12L（F﹣整理可得FL＝3mgL﹣2mgH只要證明表達式FL＝3mgL﹣2mgH成立即可可驗證動能定理成立。故答案為：（1）大于（2）mg（L﹣H）（3）12L（F﹣mg）（4【點評】解答該題需要掌握牛頓第二定律、圓周運動受力特點等知識點，題目考查知識點較為基礎，難度適中。6．（2024?雨花區(qū)校級模擬）某同學做“探究合外力做功與動能改變的關系”實驗，裝置如圖甲所示，將光電門固定在水平軌道上的B點，用重物通過細線拉小車，保持小車（含遮光條）質量M不變，改變所掛重物質量多次進行實驗，使小車每次都從同一位置A由靜止開始運動，AB間距離為L．（重力加速度大小g取10m/s2）（1）用游標卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d＝1.130cm；（2）實驗中認為小車所受拉力與重物重力大小相等，測出多組重物質量m和相應小車經過光電門時的速度v，作出v2﹣m圖象如圖丙所示，由圖象可知小車受到的摩擦力大小為1N；（3）在滿足條件m＜＜M的情況下，v2﹣m圖象是線性變化的，說明合外力做的功等于動能的改變，此時圖象的斜率k的表達式為k＝2gLM【考點】探究功與物體速度變化的關系．【專題】實驗題；定量思想；推理法；動能定理的應用專題；推理能力．【答案】見試題解答內容【分析】（1）游標卡尺的主尺與游標尺示數之和是游標卡尺示數。（2）應用動能定理求出圖線的函數表達式，然后根據圖線求解摩擦力。（3）當m遠小于M時，才可以認為小車所受拉力與重物重力大小相等，v2﹣m圖象才是線性變化的，對照圖象分析斜率?！窘獯稹拷猓海?）由圖甲所示，根據游標卡尺讀數可知，d＝11mm+6×0.05mm＝11.30mm＝1.130cm。（2、3）對小車，由動能定理得：（mg﹣f）L=12解得：v2=2gL分析圖丙可知，v2＝0時，m＝0.1kg，此時f＝mg＝0.1×10N＝1N。當m＜＜M時，才可以認為小車所受拉力與重物重力大小相等，v2﹣m圖象是線性變化的，圖線的斜率：k=2gL故答案為：（1）1.130；（2）1；（3）m＜＜M，2gLM【點評】此題考查了游標卡尺讀數，要掌握常用實驗器材的使用及讀數方法，這是物理實驗的基礎。處理實驗時一定要找出實驗原理，根據實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項。7．（2024?南充二模）某同學用圖甲所示的實驗裝置探究恒力做功與小車動能變化的關系。（1）完成本實驗還需要下列哪些實驗器材ACD。A.天平B.秒表C.刻度尺D.交流電源（2）圖乙為實驗得到的一條清晰的紙帶，A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點，SAD＝2.10cm。已知電源頻率為50Hz，則打點計時器在打D點時紙帶的速度v＝0.50m/s（保留兩位有效數字）。（3）某同學畫出了小車動能變化與拉力對小車所做的功的ΔEk—W關系圖像（理論線ΔEk＝W＝mgx），由于實驗前遺漏了平衡摩擦力這一關鍵步驟，他得到的實驗圖線為圖丙中實驗線，若已知小車與水平木板間的動摩擦因數為μ，小車與砂桶和砂的質量關系滿足mM=k，則實驗線的斜率為k-μk+k2【考點】探究功與物體速度變化的關系．【專題】定量思想；推理法；動能定理的應用專題；實驗能力．【答案】（1）ACD；（2）2.10；0.50；（3）k-μ【分析】（1）根據實驗原理和注意事項分析選擇器材；（2）讀出A、D的刻度值，求出AD距離，利用v=xCE2T（3）根據動能定理知小車動能變化ΔEk與繩子拉力對小車所做功W的關系分析解答?！窘獯稹拷猓海?）完成本實驗還需要天平測量砂桶和小車的質量，刻度尺測量點跡距離；打點計時器應用交流電源，故ACD正確，B錯誤；故選：ACD。（2）刻度尺的分度值為0.1cm，讀數為sAD＝2.10cm；打點計時器在打D點時紙帶的速度v=xCE2T（3）由于實驗前遺漏了平衡摩擦力，則mgx﹣μMgx=12（M+m）v2-12由于mM則（1-μk）mgx＝（1+k）[12Mv即（1-μk）W＝（1+k）Δ即ΔEk=k-μ則實驗線的斜率為k-μ故答案為：（1）ACD；（2）2.10；0.50；（3）k-μ【點評】本題考查了探究功與速度變化的關系的實驗?！疤骄亢懔ψ龉εc動能改變的關系”與“探究加速度與力、質量的關系”有很多類似之處，在平時學習中要善于總結、比較，提高對實驗的理解能力。8．（2024?郫都區(qū)校級二模）某同學利用驗證牛頓第二定律的裝置來驗證動能定理，實驗步驟如下：（1）測量小車、力傳感器和擋光板的總質量為M，擋光板的寬度d；（2）水平軌道上安裝兩個光電門，測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，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪，掛上砝碼盤，實驗首先保持軌道水平，小車通過光電門1和2的時間相等，此時小車做勻速直線運動，力傳感器的示數為F0；（3）增加砝碼盤里砝碼的質量，釋放小車，力傳感器的示數為F，小車通過光電門1和2的時間分別為t1和t2，則小車受到的合外力為F﹣F0（用“F、F0”表示）；（4）已知重力加速度為g，若要驗證動能定理，需要驗證的關系為(F-F【考點】探究功與物體速度變化的關系．【專題】定量思想；推理法；動能定理的應用專題；推理能力．【答案】見試題解答內容【分析】（2）根據光電門的測速原理得出小車的運動類型；（3）根據小車的運動狀態(tài)得出小車的摩擦力，由此得出增加砝碼質量后小車受到的合外力；（4）根據動能定理得出需要驗證的關系式?！窘獯稹拷猓海?）小車通過光電門1和2的時間相等，此時小車做勻速直線運動；（3）小車做勻速直線運動時有F0＝f力傳感器的示數為F時小車受到的合外力為F合＝F﹣F0（4）若要驗證動能定理，需要驗證的關系為(F-其中v2=d聯立解得：(F故答案為：（2）勻速直線；（3）F﹣F0；（4）(F【點評】本題主要考查了動能定理的驗證實驗，根據實驗原理掌握正確的實驗操作，熟悉小車的受力分析，結合動能定理即可完成解答。9．（2024?武侯區(qū)校級模擬）某實驗小組利用如圖甲所示的裝置做“驗證動能定理”實驗，滑塊、遮光條和力傳感器的總質量為M。（1）先用游標卡尺測得遮光條寬度，示數如圖乙所示，則遮光條寬度d＝5.35mm；（2）開通氣源，為了保證細線上的拉力等于滑塊所受的合外力，除調節(jié)光滑定滑輪的高度使細線與導軌平行外，還需要的操作是調節(jié)氣墊導軌水平。（3）調節(jié)好實驗裝置，甲同學保持光電門的位置不變，多次改變所掛鉤碼的質量進行實驗，每次遮光條均在A點時由靜止釋放滑塊，記錄每次力傳感器的示數F及遮光條遮光時間t，測出遮光條到光電門的距離L，作F-1t2圖像，如果圖像是一條過原點的直線，且圖像的斜率等于（4）乙同學保持所掛鉤碼的質量不變，多次改變光電門的位置，每次遮光條均在A點時由靜止釋放滑塊，記錄力傳感器的示數F、每次遮光條到光電門的距離L及遮光時間t，作t2-1L圖像，如果圖像是一條過原點的直線，且圖像的斜率等于【考點】探究功與物體速度變化的關系；動能定理的簡單應用．【專題】實驗題；實驗探究題；定量思想；實驗分析法；動能定理的應用專題；實驗能力．【答案】（1）5.35；（2）調節(jié)氣墊導軌水平；（3）Md22L；（4【分析】（1）20分度游標卡尺的精確度為0.05mm，根據游標卡尺的讀數規(guī)則讀數；（2）根據氣墊導軌的正確安裝方法分析作答；（3）根據極短時間內的平均速度求解滑塊通過光電門的瞬時速度；根據動能定理求解F-（4）根據動能定理求解t2【解答】解：（1）20分度游標卡尺的精確度為0.05mm，遮光片的寬度為d＝5mm+7×0.05mm＝5.35mm（2）開通氣源，為了保證細線上的拉力等于滑塊所受的合外力，除調節(jié)光滑定滑輪的高度使細線與導軌平行外，還需要的操作是調節(jié)氣墊導軌水平。（3）滑塊通過光電門的速度為v=如果動能定理成立，則滿足FL=代入數據化簡得F=如果圖像是一條過原點的直線，且圖像的斜率等于Md（4）如果動能定理成立，則FL=即t如果圖像是一條過原點的直線，且圖像的斜率等于Md故答案為：（1）5.35；（2）調節(jié)氣墊導軌水平；（3）Md22L；（4【點評】本題考查了驗證動能定理的實驗，關鍵是明確實驗原理，根據動能定理求解F-1t10．（2024?長安區(qū)一模）某同學用圖甲所示的實驗裝置探究恒力做功與小車動能變化的關系。（1）為了能用砂和砂桶的總重力所做的功表示小車所受拉力做的功，本實驗中小車質量需要（選填“需要”或“不需要”）遠大于砂和砂桶的總質量m。（2）圖乙為實驗得到的一條清晰的紙帶，A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的打點，由圖可知，sAE＝3.20cm。已知電源頻率為40Hz，則打點計時器在打D點時紙帶的速度v＝0.40m/s（保留兩位有效數字）。（3）該同學畫出小車動能變化與拉力對小車所做的功的ΔEk﹣W關系圖像，由于實驗前遺漏了平衡摩擦力這一關鍵步驟，他得到的實驗圖線（實線）應該是D。【考點】探究功與物體速度變化的關系．【專題】定量思想；推理法；動能定理的應用專題；實驗能力．【答案】（1）需要；（2）3.20；0.40；（3）D【分析】（1）根據實驗原理和注意事項分析是否需要小車質量遠大于砂和砂桶的總質量；（2）讀出A、E的刻度值，求出AE距離，利用v=xCE2T（3）根據動能定理知小車動能變化ΔEk與繩子拉力對小車所做功W的關系分析理論值和實驗值的區(qū)別?！窘獯稹拷猓海?）為了能用砂和砂桶的總重力所做的功表示小車所受拉力做的功，則繩中拉力要等于砂和砂桶的總重力，即小車質量需要遠大于砂和砂桶的總質量。（2）刻度尺的分度值為0.1cm，由圖可知sAE＝3.20cm，電源頻率為40Hz，相鄰計數點間的時間間隔T=1f=打點計時器在打D點時紙帶的速度v=xCE2T（3）理論線ΔEk＝W由于實驗前遺漏了平衡摩擦力，則mgx﹣μMgx=12（M+m）v2-12令k=則（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則k-μk+則圖像中圖線的斜率小于理論曲線（ΔEk﹣W）的斜率，故ABC錯誤，D正確；故選：D。故答案為：（1）需要；（2）3.20；0.40；（3）D【點評】本題考查了探究功與速度變化的關系的實驗?！疤骄亢懔ψ龉εc動能改變的關系”與“探究加速度與力、質量的關系”有很多類似之處，在平時學習中要善于總結、比較，提高對實驗的理解能力。

考點卡片1．動能定理的簡單應用【知識點的認識】1.動能定理的內容：合外力做的功等于動能的變化量。2.表達式：W合＝ΔEk＝Ek末﹣Ek初3.本考點針對簡單情況下用動能定理來解題的情況?！久}方向】如圖所示，質量m＝10kg的物體放在水平地面上，物體與地面的動摩擦因數μ＝0.2，g＝10m/s2，今用F＝50N的水平恒力作用于物體上，使物體由靜止開始做勻加速直線運動，作用時間t＝6s后撤去F，求：（1）物體在前6s運動的過程中的加速度；（2）物體在前6s運動的位移（3）物體從開始運動直到最終靜止的過程中克服摩擦力所做的功。分析：（1）對物體受力分析知，物體做勻加速運動，由牛頓第二定律就可求出加速度；（2）用勻變速直線運動的位移公式即可求得位移的大?。唬?）對全程用動能定理，可以求得摩擦力的功。解答：（1）對物體受力分析，由牛頓第二定律得F﹣μmg＝ma，解得a＝3m/s2，（2）由位移公式得X=12at2=12×3×6（3）對全程用動能定理得FX﹣Wf＝0Wf＝FX＝50×54J＝2700J。答：（1）物體在前6s運動的過程中的加速度是3m/s2；（2）物體在前6s運動的位移是54m；（3）物體從開始運動直到最終靜止的過程中克服摩擦力所做的功為2700J。點評：分析清楚物體的運動過程，直接應用牛頓第二定律和勻變速直線運動的規(guī)律求解即可，求摩擦力的功的時候對全程應用動能定理比較簡單。【解題思路點撥】1．應用動能定理的一般步驟（1）選取研究對象，明確并分析運動過程。（2）分析受力及各力做功的情況①受哪些力？②每個力是否做功？③在哪段位移哪段過程中做功？④做正功還是負功？⑤做多少功？求出代數和。（3）明確過程始末狀態(tài)的動能Ek1及Ek2。（4）列方程W總＝Ek2﹣Ek1，必要時注意分析題目潛在的條件，補充方程進行求解。注意：①在研究某一物體受到力的持續(xù)作用而發(fā)生狀態(tài)改變時，如涉及位移和速度而不涉及時間時應首先考慮應用動能定理，而后考慮牛頓定律、運動學公式，如涉及加速度時，先考慮牛頓第二定律。②用動能定理解題，關鍵是對研究對象進行準確的受力分析及運動過程分析，并畫出物體運動過程的草圖，以便更準確地理解物理過程和各物理量的關系。有些力在物體運動全過程中不是始終存在的，在計算外力做功時更應引起注意。2．探究功與物體速度變化的關系【知識點的認識】一、實驗：探究功與速度變化的關系1．實驗目的：（1）探究功與物體速度變化的關系。（2）感悟實驗方案的設計和實驗數據的處理方法。2．實驗的方法：如圖所示，依次用1根、2根、3根…同樣的橡皮筋與物體相連接，并且每次將橡皮筋拉伸相同的長度，這樣操作，無須計算就可知道橡皮筋對物體所做的功依次為W、2W、3W…而每次橡皮筋對物體做功后的速度，可用打點計時器測出。3．實驗器材：本實驗需要的器材有：打點計時器（含紙帶、學生電源、復寫紙、連接導線）、同種橡皮條（10根）、小車、長木板、釘子、刻度尺。4．實驗步驟：（1）按圖連接好器材。橡皮筋的一端套在小車上，另一端套在釘子上，第一次用兩根橡皮筋。將長木板傾斜一個角度，使重力沿