专题07 验证动能定理——备战2022年高考物理实验专题最后一练（全国通用）

专题07 验证动能定理 ★2019-2021年高考真题★ 1．（2021·浙江·高考真题）用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车，盘和砝码的重力可当作牵引力。小车运动的位移和速度可以由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。 ①关于这个实验，下列说法正确的是______； A．需要补偿小车受到阻力的影响 B．该实验装置可以“验证机械能守恒定律” C．需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行 D．需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量 ②如图2所示是两条纸带，实验时打出的应是第______条（填写“I”或“II”）纸带； ③根据实验数据，在坐标纸上画出的W-v2图象是一条过原点的直线，据此图象______（填“能”或“不能”）求出小车的质量。 【答案】      ACD     Ⅱ     能 【解析】 ①A．题中需要将盘和砝码的重力可当作牵引力，所以首先需要补偿小车受到阻力的影响，即抬高长木板右端，小车在不接盘和砝码的情况下，轻推小车，使小车做匀速直线运动，说明小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力等大反向，A正确； D．然后挂上盘与砝码，根据牛顿第二定律 对小车，根据牛顿第二定律 两式相比解得绳子拉力 当满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量，即，盘和砝码的重力可当作牵引力，D正确； B．实验过程中摩擦阻力无法消除，本实验装置无法验证“机械能守恒定律”故B错误。 C．细线与长木板平行需要平行，保证绳子的拉力与小车运动方向一致，这样盘和砝码的重力可完全当作牵引力，C正确。 故选ACD。 ②小车做匀加速直线运动，位移逐渐增大，所以实验打出的纸带是第II条。 ③根据动能定理可知，图像的斜率为，据能求出小车的质量。 2．（2019·江苏·高考真题）某兴趣小组用如题1图所示的装置验证动能定理． （1）有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用： A．电磁打点计时器 B．电火花打点计时器 为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择_______（选填“A”或“B”）． （2）保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔．实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动．同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除．同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动．看法正确的同学是_____（选填“甲”或“乙”）． （3）消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码．接通打点计时器电源，松开小车，小车运动．纸带被打出一系列点，其中的一段如题2图所示．图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度vA=______m/s． （4）测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L．小车动能的变化量可用ΔEk=算出．砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g；实验中，小车的质量应______（选填“远大于”“远小于”或“接近”）砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W=mgL算出．多次测量，若W与ΔEk均基本相等则验证了动能定理． 【答案】      B     乙     0.31（0.30~0.33都算对）     远大于 【解析】 （1）为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选电火花打点计时器即B； （2）当小车开始运动时有小车与木板间的摩擦为最大静摩擦力，由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，所以甲同学的看法错误，乙同学的看法正确； （3）由图可知，相邻两点间的距离约为0.62cm，打点时间间隔为0.02s，所以速度为 ； （4）对小车由牛顿第二定律有：，对砝码盘由牛顿第二定律有： 联立解得：，当时有：，所以应满足：． 3．（2020·全国·高考真题）某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。 已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小vB=_____m/s，打出P点时小车的速度大小vP=_____m/s（结果均保留2位小数）。 若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为_________。 【答案】      0.36     1.80     B、P之间的距离 【解析】 由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度 验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以还需要测量对应的B、P之间的距离。 4．（2020·浙江·高考真题）在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中 （1）都是通过分析纸带上的点来测量物理