专题8 实验：验证动能定理（探究做功与速度变化的关系）-【实验攻略】备战2024年高考物理实验3年真题1年模拟汇编

专题1 专题8 实验：验证动能定理（探究做功与速度变化的关系） 1．（2021·浙江·统考高考真题）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．（2021·河北·高考真题）某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块（质量为，其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速度为，实验操作步骤如下： ①安装器材，调整两个光电门距离为，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示； ②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度； ③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤； ④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量及系统总机械能的减少量，结果如下表所示： 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.582 0.490 0.392 0.294 0.195 0.393 0.490 0.686 0.785 回答下列问题： （1）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为 J（保留三位有效数字）； （2）步骤④中的数据所缺数据为 ； （3）若M为横轴，为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出图像 ； 若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为 （保留两位有效数字） 【答案】 0.980 0.588 0.40（0.38~0.42） 【解析】（1）四个钩码重力势能的减少量为 （2）对滑块和钩码构成的系统，由能量守恒定律可知 其中系统减少的重力势能为 系统增加的动能为 系统减少的机械能为，则代入数据可得表格中减少的机械能为 （3）根据表格数据描点得的图像为 根据做功关系可知 则图像的斜率为 解得动摩擦因数为 （0.38~0.42） 3．（2023上·四川成都·高三统考期中）（1）“探究功与速度变化的关系”这一实验有以下两种方案： 方案一：如图1，由钩码通过滑轮牵引小车，把钩码所受重力当作小车所受的合力来进行探究； 方案二：如图2，使小车在橡皮筋的作用下弹出，探究橡皮筋做的功与小车速度变化的关系。 关于上述两种方案，下列说法正确的是 。 A．方案一中要求小车质量远小于钩码质量 B．方案二中不用测出橡皮筋所做功的具体数值 C．两种方案中一条纸带都只能获取一组数据 D．两种方案均需倾斜木板来补偿小车所受阻力的影响 （2）利用如图3所示的实验装置探究相关的力学实验，下列说法正确的是 。 A．探究“功与速度变化的关系”的实验中不需要平衡摩擦力 B．探究“加速度和力、质量的关系”的实验中，不需要平衡摩擦力 C．探究“速度随时间变化规律”的实验中，不需要平衡摩擦力 D．利用该实验装置，只要平衡好摩擦力，就可以用来做“探究机械能守恒