人教6.5 实验六：验证动能定理（练）--2023年高考物理一轮复习讲练测（全国通用）（解析版）.docx

专题6.4 实验六：验证动能定理
1．某实验小组的同学利用图1所示装置完成“探究动能定理”的实验。重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况，重物质量m和小车质量M已通过实验测得。
（1）打点计时器使用的电源是___________（填选项前的字母）。
A．交流电源       B．直流电源
（2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是___________（填选项前的字母）。
A．不挂重物，小车静止放在木板上，把长木板右端逐渐垫高，直到小车开始运动，不再改变右端高度，即认为平衡了摩擦力和其他阻力
B．小车静止放在木板上，挂上重物，给重物下边再逐渐添加钩码，观察小车能否运动，小车能向下运动时，即认为平衡了摩擦力和其他阻力
C．不挂重物，把长木板右端逐渐垫高，打开电源，轻推小车，通过观察小车运动后打点计时器在纸带上打点是否均匀，如果均匀，则认为平衡了摩擦力和其他阻力。
（3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离分别为x1，x2，……，如图2所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功___________，打B点时小车的动能为___________。
（4）在完成“探究动能定理”的实验后，该小组A同学觉得还可以利用该装置完成“系统机械能守恒定律”的探究，B同学对此提出了反对意见。你觉得A、B两位同学哪个观点正确，并说明理由：___________。
【答案】     A     C               B同学观点正确，因为由纸带上记录的数据可知，不能够精确测量重物下落的高度，所以就不能够完成“系统机械能守恒定律”的探究。
【解析】
解：（1）[1] 打点计时器使用的电源是交流电源，A正确，B错误。
故选A。
（2）[2]不挂重物，把长木板右端逐渐垫高，打开电源，轻推小车，通过观察小车运动后打点计时器在纸带上打点是否均匀，如果均匀，则认为平衡了摩擦力和其他阻力，AB错误，C正确。
故选C。
（3）[3]由力对物体做功的公式可得，拉力对小车做的功
[4]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知，打B点时小车的速度为
打B点时小车的动能为
（4）[5] B同学观点正确，因为由纸带上记录的数据可知，不能够精确测量重物下落的高度，所以就不能够完成“系统机械能守恒定律”的探究。
2．为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：
Ⅰ．第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过轻绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过固定在桌面上的打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动如图甲所示。
Ⅱ．第二步保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下轻绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，如图乙所示，打出的纸带如图丙所示。
试回答下列问题：
（1）已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块速度_____________；
（2）已知当地重加速度为g，则滑块在段运动过程中，合外力对滑块做的功_____________；
（3）测出滑块运动段、段、段、段、段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v，以为纵轴，以W为横轴建立坐标系，描点作出图像，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为k，则k与M的关系式为_____________。
【答案】              
【解析】
（1）[1]当打点计时器打A点时滑块速度等于打O、B点之间的平均速度，即
（2）[2]设滑块与木板之间的滑动摩擦力大小为Ff，对实验第一步，根据平衡条件可知
对实验第二步，滑块在段运动过程中，合外力对滑块做的功为
（3）[3]根据动能定理有
整理得
所以
3．某实验小组用如图甲所示的装置“研究合外力做功与动能变化的关系”。实验中将木板的一端垫高平衡小车受到的摩擦力，将砝码和托盘的重力大小视作细绳对小车的拉力大小。接通电源，释放小车，打出如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取连续三个打下的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知砝码和托盘的质量为m，小车的质量为M，重力加速度大小为g，打点计时器打点的周