2025年高考物理历届真题检测及实验专题试卷60 探究做功与动能变化关系实验（解析版）.doc

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专题60探究做功与动能变化关系实验

一．2023年高考题

1.(7分)（2023年1月浙江选考）(1)用如图1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(多选)。

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“1”或“2”)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。

【参考答案】（1）①ACD②II③能

【名师解析】①“探究功与速度变化的关系”实验需要平衡摩擦力，即需要补偿小车受到阻力的影响，需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行，需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量，这样可以把盘和砝码的重力可当作牵引力，选项ACD正确；由于小车运动受到阻力作用，小车和砝码组成的系统机械能不守恒，所以该实验装置不可以“验证机能守恒定律”，选项B错误。

②如图2所示是两条纸带，“探究功与速度变化的关系”实验打出的纸带有一段是点迹均匀的，所以实验时打出的应是第II条纸带。

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，由W=mv2可知，W-v2图象的斜率等于m，所以据此图象能求出小车的质量。

二．2023年高考题

1．（6分）(2023高考全国理综III卷)

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0.02s，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________________________。

【参考答案】．0.361.80B、P之间的距离

【名师解析】根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可以得到打出B点时小车的速度大小vB=×10-2ms=0.36m/s，打出P点时小车的速度大小vP=×10-2ms=1.80m/s。

若要验证动能定理，则需要得到拉力做功，即W=mgx，因此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B、P之间的距离x。

三．2023年高考题

1.（2023高考江苏卷物理10）（8分）某兴趣小组用如题10-1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”）．

（题10-1图）

（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10-2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．

（题10-2图）

（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、砝码和沙子的总质量为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．

【参考答案】．（l）B（2）乙（3）0.31（0.30~0.33都算对）（4）远大于

【名师解析】（1）由于电磁打点计时器是通过真振动在纸带上打点，而电火花d计时器是通过火花放电在纸带上显示出点迹，为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择电火花计时器，填写B。

（2）在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动