2024届高考物理一轮复习：第八十五讲 实验 探究功与动能变化的关系

第八十五讲：实验：探究功与动能变化的关系 1．某实验小组用如图所示的装来验证系统的动能定理，当地的重力加速度为g，主要实验步骤如下： A．用天平测量滑块与遮光条的总质量M以及钩码的质量m，调节气垫导轨成水平状态； B．将带有遮光条的滑块放在气垫导轨上，用跨过光滑定滑轮的细线拴接滑块和钩码，调节细线； C．将滑块由气垫导轨的左侧某个位置由静止释放，通过刻度尺读出释放点与光电门之间的距离L以及遮光条通过光电门的挡光时间； D．重复上述实验步骤得出多组实验数据． （1）下列说法正确的是 （填标号）； A．实验过程中，钩码的重力做的功等于绳对滑块的拉力做的功 B．需要调节细线与气垫导轨成平行状态 C．为了完成该实验，还需要测量挡光片从释放点到光电门处的运动时间 （2）若测得挡光条的宽度为d，则滑块经过光电门的瞬间速度为 ； （3）以为纵轴、以为横轴，当绘出的函数图像的斜率 ，就能验证系统的动能定理。 2．用如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，实验中用钩码的总重力表示小车所受合力。 （1）下列关于该实验的操作，正确的有 。 A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车 C．钩码的质量远大于小车的质量 D．平衡摩擦力时，应挂上钩码，逐渐抬高木板，直到小车能匀速下滑 （2）实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。 已知s1=3.80cm；s2=4.28cm；s3=4.78cm；s4=5.26cm；s5=5.74cm；s6=6.23cm。当地的重力加速度g=9.8m/s2，钩码总质量为m=0.02kg，小车的质量M=0.38kg。打下F点时小车的速度为 m/s，从B到F的过程中，小车所受合外力做功为 J，小车动能的变化 J。（结果均保留两位有效数字） 3．某同学利用如图甲所示的装置探究小车合外力做功与其动能变化的关系。重力加速度大小为g，不计空气阻力。 （1）用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，读数为d= mm。 （2）如图甲所示，在砝码盘中放入适量的砝码，适当调节长木板的倾角，直到轻推小车后遮光片先后经过光电门A和光电门B的遮光时间相等。 （3）取下细线和砝码盘，测量砝码盘和砝码的总质量为m，小车和挡光比的总质量为M。 （4）取下细线和砝码盘，使小车从靠近滑轮处由静止释放，分别记录光片遗挡光电门A，B的时间，，以及光电门A、B间的距离，若满足 （用题目中已有物理量表示），则小车受到的合外力做的功等于小车动能的变化量。 （5）在进行本实验时，下列说法正确的是 （填字母标号）。 A．悬挂砝码盘时，细线必须与长木板平行 B．砝码及砝码盘的总质量要小于小车的质量 C．悬挂砝码盘时，需要平衡小车的摩擦力 D．遮光片越宽，测量小车速度时的误差越小 4．为测量滑块与长木板间的动摩擦因数：及重力加速度g，某同学将长木板左端P点放在水平桌面边缘，右端Q点搭在铁架台上，构成一个斜面，斜面底端P点处安放一个光电门。实验步骤如下： ①用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d；用刻度尺量出P点到Q点的水平距离L，以及Q点到水平桌面的高度H； ②让滑块从Q点静止开始沿长木板下滑，光电门计时器读出遮光条的挡光时间t； ③保持水平距离L不变，重新调节Q点的位置，改变Q点到水平桌面的高度H，重复步骤②数次。 回答下列问题： （1）用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d如图乙所示，则 ； （2）根据多次实验记录的H和t数据作出，图像如图丙所示，滑块与长木板间的动摩擦因数 ，重力加速度大小 （用题中所给的字母及图丙上数据a、b、c表示）。 5．某同学用如图甲所示的装置探究“恒力做功与动能变化的关系”。 （1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力，先调节长木板上滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还要进行平衡摩擦力的操作，下列操作正确的是 。 A．将长木板水平放置，调节砂和砂桶的总质量为m，轻推小车，让其做匀速运动 B．将长木板没有滑轮的一端垫起适当的高度，撤去砂和砂桶，轻推小车，让其做匀速运动 （2）在实验中，当砂和砂桶的总质量m （填“远大于”、“远小于”或“等于”）小车（含砝码）的总质量M时，可以认为细线拉力等于砂和砂桶受到的重力。 （3）实验中砂和砂桶的总质量，小车和砝码的总质量，取重力加速度大小，图乙是实验中得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四