2025版高考物理专题42实验：探究动能定理练习含解析.docxVIP

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专题42试验：探究动能定理

1．试验须要测量合外力的功，要明确这个合外力是由谁供应的，是否须要平衡摩擦力.2.试验中速度的测量方法有：光电门、打点计时器、速度传感器、平抛运动等.3.往往用图象法分析处理数据．

1．(2024·福建福州市3月质检)用如图1所示的甲、乙两种装置都可以进行“探究做功与物体速度变更的关系”试验．

图1

(1)如图2所示，a、b是两个试验中打出的纸带的一部分，A、B、C、…、G是纸带上标出的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出．其中图________(填“a”或“b”)所示的是用乙装置的试验纸带．用甲装置试验时打下F点的瞬时速度v＝________m/s(保留2位有效数字)．

图2

(2)在用乙装置进行的试验中，平衡阻力后，小车与橡皮筋组成的系统在橡皮筋复原形变前机械能________(填“守恒”或“不守恒”)．

答案(1)a0.28(2)不守恒

解析(1)甲图装置是恒力拉动小车做匀加速直线运动，体现相等时间内的位移差恒定，对应纸带b，乙装置是橡皮筋的弹力拉动小车，是渐渐减小的弹力作用，小车应先做变加速直线运动后做匀速直线运动，对应纸带a；甲装置对应纸带b，相邻计数点间有四个点未画出，则时间间隔为T＝0.02×5s＝0.10s

由匀变速直线运动的推论，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，有

vF＝eq\f(xEG,2T)＝eq\f(?2.60＋3.00?×10－2,2×0.10)m/s＝0.28m/s

(2)小车与橡皮筋组成的系统有重力做正功，橡皮筋的弹力做正功，摩擦力做负功，则即使平衡了摩擦力，依旧有除重力和弹力之外的摩擦力做负功，系统的机械能削减，机械能不守恒．

2．某同学在试验室用如图3甲所示的装置来探讨有关做功的问题．

图3

(1)如图甲所示，在保持M7m条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，在限制小车质量不变的状况下进行试验．在试验中，该同学先接通打点计时器的电源，再放开纸带，已知沟通电的频率为50Hz.图乙是在m＝100g、M＝1kg状况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中3个相邻的计数点，相邻的计数点之间有4个点没有标出，有关数据如图乙所示，则打B点时小车的动能Ek＝________J，从起先运动到打B点时，绳的拉力对小车做的功W＝________J．(保留2位有效数字，g取9.8m/s2)

(2)在第(1)问中，绳的拉力对小车做的功W大于小车获得的动能Ek，请你举出导致这一结果的主要缘由：_____________________________________.(写出一种即可)

答案(1)0.500.51(2)摩擦力没有完全抵消；沙与沙桶的重力大于绳的拉力(写出一种即可)

解析(1)小车拖动纸带做匀加速直线运动，B为AC的中间时刻，由匀变速直线运动的规律可得vB＝eq\x\to(v)AC＝eq\f(xAC,2T)，其中xAC＝OC－OA＝19.95cm，T＝5×0.02s＝0.10s，代入可求得vB＝0.9975m/s，所以在B点小车的动能Ek＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(,B2)≈0.50J．绳的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，所以绳的拉力对小车做的功W＝mgxOB≈0.51J.

(2)若摩擦力没有完全抵消，小车所受合外力的功还应包含摩擦力做的负功，故拉力的功大于动能的增量；若沙与沙桶的重力不满意“远小于小车的重力”的条件，则沙和沙桶的重力大于绳的拉力，若把沙和沙桶的重力近似为拉力，导致拉力做的功大于动能增量．

3.某同学利用如图4所示的装置验证动能定理．固定并调整斜槽使它的末端O点的切线水平，在水平地面上依次铺放好木板、白纸、复写纸．将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并依据落点位置测量出小球平抛的水平位移x，变更小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据．

图4

(1)小球质量为m，斜槽与水平槽均由特别材料制成，可认为其表面光滑，斜槽底端离地的高度为y，重力加速度为g，小球从斜槽上滑下至斜槽末端的过程中，合外力的总功W＝________；动能变更量ΔEk＝________.

(2)以H为横坐标，以________为纵坐标，描点作图后，若图线为一条倾斜的直线，且直线斜率为4y，则可以得出结论：在试验误差允许的范围内，小球运动到斜槽底端的过程中，合外力对小球所做的功等于小球动能的增量．

答案(1)mgHeq\f(mgx2,4y)(2)x2

解析(1)小球在斜槽上滑下的过程中，只有重力做功，合外力做的总功为W＝mgH；设小球离开斜槽时的速度为v，依据平抛运动的规律可得x＝vt，y＝eq\f(1,2)gt