2025年高考物理复习之小题狂练600题（实验题）：探究动能定理（10题）

第1页（共1页）2025年高考物理复习之小题狂练600题（实验题）：探究动能定理（10题）一．实验题（共10小题）1．（2024•沙河口区校级二模）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置可用于“探究物体所受合力做功与动能变化的关系”，物理小组同学们采用如图所示实验装置进行探究。实验要求小车受到的合外力为绳的拉力的合力。实验中同学们研究了砂和砂桶的运动过程所受合力做功是否等于其动能增量。忽略细线与滑轮间的摩擦阻力。（1）本实验（填“需要”或者“不需要”）满足m远小于M的条件。（2）实验前测出砂和砂桶的总质量m，已知重力加速度为g。接通打点计时器的电源，静止释放砂和砂桶，带着小车开始做加速运动，读出运动过程中力传感器的读数T，通过纸带得出起始点O（初速度为零的点）到某点A的位移L，并通过纸带算出A点的速度v。实验过程中（填“需要”或者“不需要”）平衡小车M所受的摩擦力。（3）对m研究，所需验证的动能定理的表达式为。A.（mg﹣T）L＝mv2B.2（mg﹣T）L＝mv2C.（mg﹣T）L＝2mv2D.（mg﹣2T）L＝2mv2（4）通过纸带测出了起始点O到不同点A、B、C、D…的位移及A、B、C、D…的速度，并做出了v2﹣L图中所示的实线。那么在保证小车质量不变的情况下增加砂的质量，重复实验，将会得到如v2﹣L图中虚线（填“甲”或者“乙”）所示的图线。2．（2024•黄州区校级三模）某同学用图（a）所示的装置进行“探究动能定理”实验。（1）用天平测得小车和遮光片的总质量为M，砝码盘的质量为m0。用游标卡尺测量遮光片的宽度d，读数如图（b），则d＝cm。按图（a）所示安装好实验装置，用刻度尺测量两光电门之间的距离L。（2）在砝码盘中放入适量砝码，适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门1和光电门2的时间相等。（3）取下细线和砝码盘，记下砝码的质量m。（4）让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计时器分别测出遮光片经过光电门1和光电门2所用的时间Δt1、Δt2。小车从光电门1运动至光电门2的过程中，小车动能的变化量ΔEk＝（用上述步骤中的物理量表示）。小车下滑过程中，（选填“需要”或“不需要”）测量长木板与水平桌面的夹角，可求出合外力对小车做的功W合＝（用上述步骤中的物理量表示，重力加速度大小为g）。（5）重新挂上细线和砝码盘，重复步骤（2）～（5），比较W合和ΔEk的值，看两者在误差允许范围内是否相等。（6）不考虑空气阻力，请写出一条减小由遮光条宽度引起的误差的建议：。3．（2024•南充模拟）某学习小组用如图的实验装置探究动能定理.他们在气垫导轨上的B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，将滑块用细线绕过气垫导轨左端的光滑定滑轮与力传感器（质量忽略不计）相连，力传感器下方悬挂钩码，调节导轨水平，接通气源，每次滑块都从气垫导轨上的A处由静止释放。（1）下列实验要求中，正确的一项是（填答案标号）；A.遮光条要宽一些B.应使位置A与光电门间的距离小些C.应使滑块的质量远大于钩码的质量D.应调节滑轮的高度，使细线与气垫导轨平行（2）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码的质量m，记录对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，已知遮光条的宽度为d，处理数据时发现FL＜12M(dt)2，可导致以上情况的一项是A.滑块与导轨间存在摩擦力B.导轨左端高于右端C.释放滑块时遮光条位于A右侧D.滑轮存在质量，转动时有动能（3）另外一组同学借用上图的实验装置，探究加速度a与合外力F的关系。处理数据时，通过描点要作出线性图像，应作出的图像是（填答案标号）。A.t-1B.1t-C.1t-FD.t2-14．（2024•岳麓区校级模拟）如图甲是某同学探究动能定理的实验装置，实验操作如下：①先测出小车的质量M，按图示安装好实验装置，再测量两光电门之间的距离L，挂上沙桶并适当倒入少量沙子；②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等；③取下细绳和沙桶，保持长木板的倾角不变，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门1和2时显示的时间t1、t2，并测量此时沙子和沙桶的总质量m；④重新挂上细绳和沙桶，改变沙桶中沙子的质量，重复步骤②③。（1）根据以上步骤，你认为以下关于实验过程的表述正确的是；A．实验时，先接通光电门，后释放小车B．实验过程需要测出斜面的倾角（2）如图乙所示，根据游标卡尺读数规则，测得小车上遮光片的宽度d＝mm；（3）已知当地重力加速度大小为g，本实验中，若表达式在误差允许范围内成立，就验证了动能定理。（用上述给定或测定物理量的符号表示）5．（2024•青羊区校级模拟）某同学使用了如图甲所示的装置，探究动能定理。（1）用螺旋测微器测量遮光片厚度如图乙所示，则遮光片厚度d＝mm。（2）本实验根据实验要求平衡了摩擦力，且满足沙和桶的总质量远小于物块（包括遮光片）的质量。若遮光片宽度是d，沙与桶的质量是m，将物块拉至与光电门B的距离为s的A点，由静止释放，物块通过光电门时遮光片的遮光时间为t，改变沙与桶的质量m，重复上述实验（保持s不变）。根据实验数据画出图象，如图丙所示。图象的横坐标是m，则图象的纵坐标是；若图线的斜率为k，重力加速度为g，则物块的质量M＝。6．（2024•兴宁区二模）某学生实验小组利用图甲所示装置探究验证动能定理。实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光片的总质量m、重物的质量也为m；用螺旋测微器测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离x；②调整气垫导轨和轻滑轮，使气垫导轨和细线水平；③开动气泵，让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间Δt和12回答下列问题：（1）测量遮光片的宽度d时，某次螺旋测微器的示数如图乙所示。其读数为mm，由读数引起的误差属于（填“偶然误差”或“系统误差”）。（2）物块和遮光片从光电门A到B的过程中，若动能定理成立，其表达式为。（用题给物理量表示，当地的重力加速度为g）7．（2024•泸州模拟）某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”。将无线力传感器和挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物相连，无线力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门传感器，用于测量小车的速度v1和v2，如图所示。在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物来改变拉力的大小。实验主要步骤如下：（1）测量小车和拉力传感器的总质量M1。正确连接所需电路，接下来（填“需要”或“不需要”）平衡小车的摩擦力。（2）按合理要求操作后，把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物相连；将小车停在点C，由静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门传感器测量速度和力传感器测量细线拉力的数据以外，还应该测量的数据是；（3）改变小车的质量或重物的质量，重复（2）的操作。下表是实验所得的部分数据。次数M/kg|vΔEk/JF/NW/J10.6000.8400.2520.5000.25020.6001.40ΔEk20.8380.41930.6002.500.7501.492W3（4）表格中M是M1与小车中砝码质量之和，ΔEk为小车、拉力传感器及车中砝码的动能变化量，F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功。表中的ΔEk2＝J，W3＝J（结果均保留三位有效数字）。（5）该小组组员发现每组数据始终有W＜ΔEk，排除偶然因素造成误差外，最可能出现以上结果的原因是。8．（2023•张掖模拟）如图所示是某同学探究动能定理的实验装置．已知重力加速度为g，不计滑轮摩擦阻力．该同学的实验步骤如下：a．将长木板倾斜放置，小车放在长木板上，长木板旁放置两个光电门A和B，砂桶通过滑轮与小车相连．b．调整长木板倾角，使得小车恰好能在细绳的拉力作用下匀速下滑．测得砂和砂桶的总质量为m．c．某时刻剪断细绳，小车由静止开始加速运动．d．测得挡光片通过光电门A的时间为Δt1，通过光电门B的时间为Δt2，挡光片宽度为d，小车质量为M，两个光电门A和B之间的距离为L．e．依据以上数据探究动能定理．（1）根据以上步骤，你认为以下关于实验过程的表述正确的是．A．实验时，先接通光电门，后剪断细绳B．实验时，小车加速运动的合外力为F＝MgC．实验过程不需要测出斜面的倾角D．实验时，应满足砂和砂桶的总质量m远小于小车质量M（2）小车经过光电门A、B的瞬时速度为vA＝、vB＝．如果关系式在误差允许范围内成立，就验证了动能定理．9．（2023•山东模拟）如图甲所示是某同学探究动能变化与合外力做功关系的实验装置．已知重力加速度为g，不计滑轮摩擦阻力．该同学的实验步骤如下：步骤1：用天平测量出砝码盘的质量m0，小车质量M；步骤2：在砝码盘内放适量m0，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；步骤3：取下细线和砝码盘，记录砝码盘中砝码质量m；步骤4：保持长木板倾角不变，接通打点计时器的电源，释放小车，得到如图乙所示的纸带。纸带上O为打下的第一个点，每隔四个点选取一个计数点，分别记为A、B、C、D、E、F、G，相邻计数点之间的时间间隔为T。回答下列问题：（1）用刻度尺测量O到各计数点之间的距离如图乙所示，由此求得打下B、C、D、E、F各点时的速度大小v，其中打C点时的速度vC＝。（用s2、s4、T表示）（2）小车在由O到C过程中合外力做的功WC＝。（用m0、m、g、s3表示）（3）建立v2﹣s坐标系，把（vB2，s2）、（vC2，s3）……各数据点描绘在坐标系中，得到如图丙所示的图线．若动能定理成立，则图线斜率k＝10．（2023•赣州二模）某同学利用如图1所示的实验装置探究动能定理并测量小车（含遮光条）的质量M，已知重力加速度g。（1）具体实验步骤如下：①该同学用游标卡尺对遮光条的宽度进行了测量，读数如图2所示，则遮光条的宽度d＝cm；②按图1所示安装好实验装置，连接小车的细绳与长木板平行，挂上砂桶（含少量砂子）；③调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门时遮光条的挡光时间相等；④取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的总质量m，并记下；⑤保持长木板的倾角不变，不挂砂桶，将小车置于长木板上靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲、乙时的挡光时间；⑥重新挂上细绳和砂桶，改变砂桶中砂子的质量，重复③④⑤步骤。（2）若遮光条的宽度为d，光电门甲、乙之间的距离为L，通过光电门甲、乙时挡光时间分别为t1、t2，该同学根据Δ（1t2）=1t22-1t12计算出每次实验的Δ（1t2），并通过数据作出Δ（1t2）﹣m图像，图像的延长线恰好可以经过坐标原点。根据图像能得出的实验结论是，若已知图像斜率为k

2025年高考物理复习之小题狂练600题（实验题）：探究动能定理（10题）参考答案与试题解析一．实验题（共10小题）1．（2024•沙河口区校级二模）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置可用于“探究物体所受合力做功与动能变化的关系”，物理小组同学们采用如图所示实验装置进行探究。实验要求小车受到的合外力为绳的拉力的合力。实验中同学们研究了砂和砂桶的运动过程所受合力做功是否等于其动能增量。忽略细线与滑轮间的摩擦阻力。（1）本实验不需要（填“需要”或者“不需要”）满足m远小于M的条件。（2）实验前测出砂和砂桶的总质量m，已知重力加速度为g。接通打点计时器的电源，静止释放砂和砂桶，带着小车开始做加速运动，读出运动过程中力传感器的读数T，通过纸带得出起始点O（初速度为零的点）到某点A的位移L，并通过纸带算出A点的速度v。实验过程中需要（填“需要”或者“不需要”）平衡小车M所受的摩擦力。（3）对m研究，所需验证的动能定理的表达式为D。A.（mg﹣T）L＝mv2B.2（mg﹣T）L＝mv2C.（mg﹣T）L＝2mv2D.（mg﹣2T）L＝2mv2（4）通过纸带测出了起始点O到不同点A、B、C、D…的位移及A、B、C、D…的速度，并做出了v2﹣L图中所示的实线。那么在保证小车质量不变的情况下增加砂的质量，重复实验，将会得到如v2﹣L图中虚线甲（填“甲”或者“乙”）所示的图线。【考点】探究动能定理；探究加速度与力、质量之间的关系．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）不需要；（2）需要；（3）D；（4）甲【分析】（1）（2）根据实验原理分析解答；（3）根据动能定理的公式解答；（4）根据动能定理列式，通过分析斜率判断。【解答】解：（1）实验中，根据力传感器的读数可以直接求出小车受到的拉力，不需要满足m远小于M的条件。（2）尽管实验装置采用了力传感器，也需要平衡摩擦力，否则力传感器的示数不等于合力大小。（3）对m研究，根据动能定理有（mg﹣T）×2L=化简可得（mg﹣2T）L＝2mv2故D正确，ABC错误；故选：C。（4）对小车根据动能定理有2TL=12联立解得v2=4g逐渐增加砂的质量m，v2﹣L图像的斜率越大，故在让小车质量不变的情况下逐渐增加砂的质量多次做实验，得到v2﹣L图中虚线“甲”所示的图线。故答案为：（1）不需要；（2）需要；（3）D；（4）甲【点评】明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似，可以类比学习。2．（2024•黄州区校级三模）某同学用图（a）所示的装置进行“探究动能定理”实验。（1）用天平测得小车和遮光片的总质量为M，砝码盘的质量为m0。用游标卡尺测量遮光片的宽度d，读数如图（b），则d＝0.525cm。按图（a）所示安装好实验装置，用刻度尺测量两光电门之间的距离L。（2）在砝码盘中放入适量砝码，适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门1和光电门2的时间相等。（3）取下细线和砝码盘，记下砝码的质量m。（4）让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计时器分别测出遮光片经过光电门1和光电门2所用的时间Δt1、Δt2。小车从光电门1运动至光电门2的过程中，小车动能的变化量ΔEk＝12M（d2Δt22-d2Δt12）（用上述步骤中的物理量表示）。小车下滑过程中，不需要（5）重新挂上细线和砝码盘，重复步骤（2）～（5），比较W合和ΔEk的值，看两者在误差允许范围内是否相等。（6）不考虑空气阻力，请写出一条减小由遮光条宽度引起的误差的建议：可以换用宽度更小的遮光条。【考点】探究动能定理．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）0.525；（4）12M（d2Δt22-d【分析】（1）根据游标卡尺的精确度读数；（4）根据动能及做功的公式计算；（6）遮光条越窄，速度越接近瞬时速度。【解答】解：（1）游标卡尺的精确度为0.05mm，读数为5mm+0.05×5mm＝5.25mm＝0.525cm（4）小车通过光电门1的速度为v1=小车通过光电门2的速度为v2=则小车的动能变化量为ΔEk=联立解得ΔEk=12M根据题干，已知在砝码盘中放入适量砝码，轻推小车，遮光片先后经过光电门1和光电门2的时间相等，这说明在有砝码和砝码盘的情况下小车做匀速直线运动。当取下砝码和砝码盘后，小车所受合外力即为砝码和砝码盘的重力，所以不需要测量夹角，合外力做的功为W合＝（m0+m）gL（6）可以换用宽度更小的遮光条。故答案为：（1）0.525；（4）12M（d2Δt22-d【点评】本题考查验证动能与做功关系的实验，理解实验原理是解题的前提，解题时要知道极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度。3．（2024•南充模拟）某学习小组用如图的实验装置探究动能定理.他们在气垫导轨上的B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，将滑块用细线绕过气垫导轨左端的光滑定滑轮与力传感器（质量忽略不计）相连，力传感器下方悬挂钩码，调节导轨水平，接通气源，每次滑块都从气垫导轨上的A处由静止释放。（1）下列实验要求中，正确的一项是D（填答案标号）；A.遮光条要宽一些B.应使位置A与光电门间的距离小些C.应使滑块的质量远大于钩码的质量D.应调节滑轮的高度，使细线与气垫导轨平行（2）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码的质量m，记录对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，已知遮光条的宽度为d，处理数据时发现FL＜12M(dt)2，可导致以上情况的一项是A.滑块与导轨间存在摩擦力B.导轨左端高于右端C.释放滑块时遮光条位于A右侧D.滑轮存在质量，转动时有动能（3）另外一组同学借用上图的实验装置，探究加速度a与合外力F的关系。处理数据时，通过描点要作出线性图像，应作出的图像是D（填答案标号）。A.t-1B.1t-C.1t-FD.t2-1【考点】探究动能定理．【专题】实验题；定量思想；实验分析法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）D；（2）C；（3）D【分析】（1）根据光电门测速原理分析；A、B间的距离越大，长度测量的相对误差越小；本实验不需要用钩码的重力代替细线的拉力；细线与气垫导轨平行可使滑块受到的合力等于细线的拉力。（2）根据动能定理和功能关系分析各个选项。（3）根据牛顿第二定律和运动学公式推导时间与F的表达式，确定要作出的线性图像。【解答】解：（1）A.遮光条要窄一些，可以减小瞬时速度的测量误差。故A错误；B.为了减小A、B间的距离的测量误差，应使A处与光电门间的距离适当大些，故B错误；C.由实验装置图可知，绳子拉力可以用力传感器测得，不需要用钩码的重力代替，故不需要滑块的质量远大于钩码的质量，故C错误；D.为了使滑块受到的合力等于绳子拉力，应将气垫导轨调至水平，并使细线与气垫导轨平行，故D正确。故选：D。（2）A.滑块与导轨间存在摩擦力，根据动能定理得：FL-fL=12M(B.导轨左端高于右端，根据动能定理得：FL-Mgh=1C.释放滑块时遮光条位于A右侧距离为x处，根据动能定理得：F(L+x)=12M(dtD.滑轮存在质量，转动时有动能，根据功能关系得：FL=12M(dt)2+故选：C。（3）滑块从A处静止释放到光电门的过程，根据牛顿第二定律可得：F＝Ma根据运动学公式可得：2aL=联立可得：t可知要作出线性图像，应作出的图像是t2-1F图像，故故选：D。故答案为：（1）D；（2）C；（3）D【点评】本题考查了探究动能定理的实验，题目较简单。掌握实验原理与光电门测速原理。掌握实验操作过程要注意的事项。4．（2024•岳麓区校级模拟）如图甲是某同学探究动能定理的实验装置，实验操作如下：①先测出小车的质量M，按图示安装好实验装置，再测量两光电门之间的距离L，挂上沙桶并适当倒入少量沙子；②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等；③取下细绳和沙桶，保持长木板的倾角不变，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门1和2时显示的时间t1、t2，并测量此时沙子和沙桶的总质量m；④重新挂上细绳和沙桶，改变沙桶中沙子的质量，重复步骤②③。（1）根据以上步骤，你认为以下关于实验过程的表述正确的是A；A．实验时，先接通光电门，后释放小车B．实验过程需要测出斜面的倾角（2）如图乙所示，根据游标卡尺读数规则，测得小车上遮光片的宽度d＝2.85mm；（3）已知当地重力加速度大小为g，本实验中，若表达式mgL=12【考点】探究动能定理．【专题】实验题；实验探究题；定量思想；实验分析法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）A；（2）2.85；（3）mgL=1【分析】（1）根据实验原理和注意事项判断操作的正确定与否；（2）20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，根据游标卡尺的多少规则读数；（3）根据做功公式求解合力做的功；根据极短时间内的平均速度求解小车分别通过两光电门的瞬时速度；根据动能的定义求解动能的增加量；根据动能定理可以求其需要验证的表达式。【解答】解：（1）A.按照操作规程，应先接通光电门后释放小车，否则可能小车已经通过光电门，光电门还没有工作，测不出小车通过光电门的时间，故A正确；B.实验过程中，木板倾斜的目的是平衡摩擦力，不需要测出斜面的倾角，故B错误。故选：A。（2）20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，遮光条的宽度为d＝2mm+17×0.05mm＝2.85mm。（3）小车从光电门1下滑至光电门2过程合外力做的总功W合＝mgL小车通过光电门1的瞬时速度v通过光电门2的瞬时速度v小车动能的增加量ΔΔE实验中，若满足W合＝ΔEk即mgL=上式成立，则验证了动能定理。故答案为：（1）A；（2）2.85；（3）mgL=1【点评】本题考查了探究功与速度变化的关系的实验，考查了游标卡尺的读数方法；知道极短时间内的平均速度可以代替瞬时速度，同时明确重力势能和动能的定义，理解动能定理的含义。5．（2024•青羊区校级模拟）某同学使用了如图甲所示的装置，探究动能定理。（1）用螺旋测微器测量遮光片厚度如图乙所示，则遮光片厚度d＝2.040mm。（2）本实验根据实验要求平衡了摩擦力，且满足沙和桶的总质量远小于物块（包括遮光片）的质量。若遮光片宽度是d，沙与桶的质量是m，将物块拉至与光电门B的距离为s的A点，由静止释放，物块通过光电门时遮光片的遮光时间为t，改变沙与桶的质量m，重复上述实验（保持s不变）。根据实验数据画出图象，如图丙所示。图象的横坐标是m，则图象的纵坐标是(dt)2；若图线的斜率为k，重力加速度为g，则物块的质量M＝【考点】探究动能定理．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）2.040；（2）(dt【分析】（1）根据螺旋测微器的精确度读数；（2）根据动能定理分析图像表达式，结合斜率作答。【解答】解（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数为2.0mm+4.0×0.01mm＝2.040mm；（2）滑块经过光电门的速度为v=沙和桶的总质量远小于物块（包括遮光片）的质量，对物块根据动能定理有mgs=12可得(则图象的纵坐标为(dt)2，若图线的斜率为2gsM物块的质量M=故答案为：（1）2.040；（2）(dt【点评】本题主要考查了动能定理的探究实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合动能定理和图像的物理意义即可完成分析。6．（2024•兴宁区二模）某学生实验小组利用图甲所示装置探究验证动能定理。实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光片的总质量m、重物的质量也为m；用螺旋测微器测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离x；②调整气垫导轨和轻滑轮，使气垫导轨和细线水平；③开动气泵，让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间Δt和12回答下列问题：（1）测量遮光片的宽度d时，某次螺旋测微器的示数如图乙所示。其读数为6.870mm，由读数引起的误差属于偶然误差（填“偶然误差”或“系统误差”）。（2）物块和遮光片从光电门A到B的过程中，若动能定理成立，其表达式为gx=3d2Δ【考点】探究动能定理；螺旋测微器的使用与读数．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）6.870；偶然误差；（2）gx=【分析】（1）根据螺旋测微器的精确度读数，由读数引起的误差属于偶然误差；（2）根据光电门的时间计算速度，结合动能定理分析解答。【解答】解：（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数为6.5mm+37.0×0.01mm＝6.870mm，由读数引起的误差属于偶然误差。（2）物块和遮光片从光电门A到B的过程中，若动能定理成立，其表达式为mgx=12（m+m）(dΔ化简得：gx=故答案为：（1）6.870；偶然误差；（2）gx=【点评】理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提，根据题意求出滑块的速度大小，应用动能定理即可解题。7．（2024•泸州模拟）某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”。将无线力传感器和挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物相连，无线力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门传感器，用于测量小车的速度v1和v2，如图所示。在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物来改变拉力的大小。实验主要步骤如下：（1）测量小车和拉力传感器的总质量M1。正确连接所需电路，接下来需要（填“需要”或“不需要”）平衡小车的摩擦力。（2）按合理要求操作后，把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物相连；将小车停在点C，由静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门传感器测量速度和力传感器测量细线拉力的数据以外，还应该测量的数据是两光电门间的距离L；（3）改变小车的质量或重物的质量，重复（2）的操作。下表是实验所得的部分数据。次数M/kg|vΔEk/JF/NW/J10.6000.8400.2520.5000.25020.6001.40ΔEk20.8380.41930.6002.500.7501.492W3（4）表格中M是M1与小车中砝码质量之和，ΔEk为小车、拉力传感器及车中砝码的动能变化量，F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功。表中的ΔEk2＝0.420J，W3＝0.746J（结果均保留三位有效数字）。（5）该小组组员发现每组数据始终有W＜ΔEk，排除偶然因素造成误差外，最可能出现以上结果的原因是平衡摩擦力过大。【考点】探究动能定理．【专题】定量思想；实验分析法；功能关系能量守恒定律；实验能力．【答案】见试题解答内容【分析】（1）由实验原理作答；（2）要探究动能定理就需要求出力对小车做的总功和小车动能的变化，这就要求必须知道小车发生的位移即两光电门间距离；（4）根据动能的变化量，代入数据求解ΔEk2；根据功的公式W＝FL求解W3；（5）每组数据始终有W＜ΔEk，可能出现以上结果的原因是平衡摩擦力过大了。【解答】解：（1）本实验中传感器的拉力为研究对象的合力，所以需要平衡小车的摩擦力。（2）根据动能定理知，因要求总功，有W＝FL所以必须已知小车位移，故除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为两光电门间的距离L。（4）由动能的变化量ΔE=1解得ΔEk2＝0.420J根据表中前两组数据，由功公式W＝FL可求出两光电门间距离为L=W代入数据解得L＝0.5m所以有W3＝1.492×0.5J＝0.746J（5）该小组组员发现每组数据始终有W＜ΔEk，排除偶然因素造成误差外，最可能出现以上结果的原因是平衡摩擦力过大了，导致传感器的拉力比合力要小。故答案为：（1）需要；（2）两光电门间的距离L；（3）0.420；（4）0.746；（5）平衡摩擦力过大。【点评】本题考查了判断小车是否做匀速直线运动的方法、考查了实验数据处理；做实验题时应先根据实验原理写出有关公式再讨论即可，同时理解动能定理的应用，注意光电门测量瞬时速度的原理。8．（2023•张掖模拟）如图所示是某同学探究动能定理的实验装置．已知重力加速度为g，不计滑轮摩擦阻力．该同学的实验步骤如下：a．将长木板倾斜放置，小车放在长木板上，长木板旁放置两个光电门A和B，砂桶通过滑轮与小车相连．b．调整长木板倾角，使得小车恰好能在细绳的拉力作用下匀速下滑．测得砂和砂桶的总质量为m．c．某时刻剪断细绳，小车由静止开始加速运动．d．测得挡光片通过光电门A的时间为Δt1，通过光电门B的时间为Δt2，挡光片宽度为d，小车质量为M，两个光电门A和B之间的距离为L．e．依据以上数据探究动能定理．（1）根据以上步骤，你认为以下关于实验过程的表述正确的是AC．A．实验时，先接通光电门，后剪断细绳B．实验时，小车加速运动的合外力为F＝MgC．实验过程不需要测出斜面的倾角D．实验时，应满足砂和砂桶的总质量m远小于小车质量M（2）小车经过光电门A、B的瞬时速度为vA＝dΔt1、vB＝dΔt2【考点】探究动能定理．【专题】实验题；动能定理的应用专题．【答案】见试题解答内容【分析】实验操作时应先接通光电门后释放滑块，小车加速运动的合外力为F＝mg，倾斜木板的目的是平衡摩擦力，不需要测出斜面的倾角，根据实验原理可知无需考虑砂和砂桶的总质量m远是否小于小车质量M．本实验中由于遮光条通过光电门的时间极短，因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度大小；小车从A到B的过程中，其合力做功mgL，系统动能的增加，增量为：ΔE【解答】解：（1）A、按照操作规程，应先接通光电门后释放滑块，否则可能滑块已经通过光电门，光电门还没有工作，测不出滑块通过光电门A的时间，故A正确．B、平衡时，除了绳子拉力以外的力的合力与绳子的拉力等值反向，实验时，剪短细绳，则小车加速运动的合外力为F＝mg，故B错误．C、实验过程中，倾斜木板的目的是平衡摩擦力，不需要测出斜面的倾角，故C正确．D、实验时，剪短细线，砂和砂桶不随小车运动，无需考虑砂和砂桶的总质量m远是否小于小车质量M，故D错误．故选：AC．（2）由于遮光条比较小，通过光电门的时间极短，因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，因此滑块经过光电门时的瞬时速度分别为：vA=dΔt1、小车从A到B的过程中，其合力做功mgL，系统动能的增加，增量为：ΔEk=1故答案为：（1）AC；（2）dΔt1；dΔ【点评】解决本题的关键掌握实验的原理和操作方法，知道光电门测速的方法：在很短位移内的平均速度代替瞬时速度．9．（2023•山东模拟）如图甲所示是某同学探究动能变化与合外力做功关系的实验装置．已知重力加速度为g，不计滑轮摩擦阻力．该同学的实验步骤如下：步骤1：用天平测量出砝码盘的质量m0，小车质量M；步骤2：在砝码盘内放适量m0，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；步骤3：取下细线和砝码盘，记录砝码盘中砝码质量m；步骤4：保持长木板倾角不变，接通打点计时器的电源，释放小车，得到如图乙所示的纸带。纸带上O为打下的第一个点，每隔四个点选取一个计数点，分别记为A、B、C、D、E、F、G，相邻计数点之间的时间间隔为T。回答下列问题：（1）用刻度尺测量O到各计数点之间的距离如图乙所示，由此求得打下B、C、D、E、F各点时的速度大小v，其中打C点时的速度vC＝s4-s22T。（用s2、（2）小车在由O到C过程中合外力做的功WC＝（m0+）gs3。（用m0、m、g、s3表示）（3）建立v2﹣s坐标系，把（vB2，s2）、（vC2，s3）……各数据点描绘在坐标系中，得到如图丙所示的图线．若动能定理成立，则图线斜率k＝【考点】探究动能定理．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；实验能力．【答案】（1）s4-s22T；（2）（m0+m）gs【分析】（1）纸带上BD段的平均速度可以认为等于打下C点时的速度；（2）根据做功的公式解得小车在由O到C过程所受合外力的功；（3）根据动能定理结合图象斜率的意义解答。【解答】解：（1）纸带上BD段的平均速度可以认为等于打下C点时的速度，则vC=（2）砝码盘内改适最砝码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能滑长木板向下做匀速运动，此时砝码盘及盘内砝码的总重力等干小车单独下滑过程中的合外力，即F＝（m0+m）g.，小车在由O到C过程所受合外力的功W＝（m0+m）gs3（3）若动能定理成立，有（m0+m）gs=可知v2=2(m+图线斜率k=故答案为：（1）s4-s22T；（2）（m0+m）gs【点评】解决本题的关键要掌握实验的原理和操作方法，知道纸带速度的计算方法：在很短位移内的平均速度代替瞬时速度。10．（2023•赣州二模）某同学利用如图1所示的实验装置探究动能定理并测量小车（含遮光条）的质量M，已知重力加速度g。（1）具体实验步骤如下：①该同学用游标卡尺对遮光条的宽度进行了测量，读数如图2所示，则遮光条的宽度d＝0.530cm；②按图1所示安装好实验装置，连接小车的细绳与长木板平行，挂上砂桶（含少量砂子）；③调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门时遮光条的挡光时间相等；④取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的总质量m，并记下；⑤保持长木板的倾角不变，不挂砂桶，将小车置于长木板上靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲、乙时的挡光时间；⑥重新挂上细绳和砂桶，改变砂桶中砂子的质量，重复③④⑤步骤。（2）若遮光条的宽度为d，光电门甲、乙之间的距离为L，通过光电门甲、乙时挡光时间分别为t1、t2，该同学根据Δ（1t2）=1t22-1t12计算出每次实验的Δ（1t2），并通过数据作出Δ（1t2）﹣m图像，图像的延长线恰好可以经过坐标原点。根据图像能得出的实验结论是在误差允许的范围内，合外力对小车（含遮光条）做的功等于小车（含遮光条）动能的变化量，若已知图像斜率为k【考点】探究动能定理．【专题】定量思想；推理法；动能定理的应用专题；推理能力．【答案】（1）0.530；（2）在误差允许的范围内，合外力对小车（含遮光条）做的功等于小车（含遮光条）动能的变化量，2gL【分析】（1）游标卡尺读数结果等于固定刻度读数加上可动刻度读数，不需要估读；（2）根据实验的两个过程，用平衡条件和功及动能的公式求出Δ（1t2）﹣m的表达式，结合图像斜率可求得小车质量，并【解答】解：（1）①由图可得，游标卡尺的精度为0.05mm，所以遮光条的宽度为d＝5mm+6×0.05mm＝5.30mm＝0.530cm（2）设木板倾角为θ，由题意知，挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车（含遮光条）沿木板匀速下滑时，满足：Mgsinθ＝μMgcosθ+mg当取下托盘和砝码，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门时，合外力做功为：W＝MgsinθL﹣μMgcosθL因为小车经过光电门的速度为v=即小车经过光电门的动能为Ek=令W＝Ek可得：Δ（1t2）可见当Δ（1t2）﹣由题意得：2gLM变形解得：M=故答案为：（1）0.530；（2）在误差允许的范围内，合外力对小车（含遮光条）做的功等于小车（含遮光条）动能的变化量，2gL【点评】本题考查探究动能定理的实验，解题关键学会列解析式，根据图像斜率求解。

考点卡片1．螺旋测微器的使用与读数【知识点的认识】1.构造：如图所示，螺旋测微器的测砧A和固定刻度B是固定在尺架C上的；可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D'是与测微螺杆F连在一起的，通过精密螺纹套在B上。2.原理：可动刻度E上的刻度为50等份，当旋钮D旋转一周，螺杆F便沿着旋转轴线方向前进或后退0.5mm，圆周上的可动刻度E有50个等分刻度，其旋转一格，螺杆F前0.550mm，则螺旋测微器的测量可准确到0.01mm3.读数：（1）测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。（2）测量值（mm）＝固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）+可动刻度数（估读到下一位）×0.01（mm）。（3）如图所示，固定刻度示数为2.0mm，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为2.0mm+15.0×0.0lmm＝2.150mm。4.练习使用螺旋测微器（1）测量A4纸的厚度（2）测量头发丝的直径。【命题方向】用螺旋测微器（千分尺）测小球直径时，示数如图所示，这时读出的数值是，单位是．分析：螺旋测微器测量金属板的厚度时的读数分两步：先读固定刻度，再读可动刻度．注意读可动刻度时要估读．解答：螺旋测微器测量金属板的厚度时的读数分两步：由固定刻度读出整毫米为8mm（应注意半毫米刻线是否露出），然后由可动刻度读出小数47.3×0.01mm＝0.473mm（3为估读位），两个读数相加为8.473mm．故答案为：8.473；mm．点评：解决本题的关键掌握螺旋测微器读数的方法：固定刻度读数+可动刻度读数．注意读固定刻度时看半毫米刻线是否露出，读可动刻度读数时要估读．【解题思路点拨】1.使用螺旋测微器时的注意事项（1）螺旋测微器应估读一位，亦即以mm作为单位，应读到小数点后面的第三位。（2）读数时，除了观察固定刻度尺的整毫米刻度线外，特别要注意半毫米刻度线是否露出。2.螺旋测微器的读数规则为测量值（mm）＝固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）+可动刻度数（估读到下一位）×0.01（mm）。3.因为螺旋测微器的读数总是估读到0.001mm，所以螺旋测微器又叫千分尺。2．探究加速度与力、质量之间的关系【知识点的认识】一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．验证牛顿第二定律．3．掌握利用图象处理数据的方法．二、实验原理探究加速度a与力F及质量m的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量﹣﹣小车的质量m不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系．三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码．四、实验步骤（一）测质量1．用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把测量结果记录下来．（二）仪器安装及平衡摩擦力2．按下图把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车施加牵引力．3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡．（三）保持小车的质量不变4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．5．保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4．在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4．6．重复步骤5三次，得到三条纸带．7．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量各个计数点到O计数点间的距离，算出与每条纸带对应的小车加速度的值．8．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比．（四）保持小盘和砝码的质量不变9．保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比．五、注意事项1．平衡摩擦力：就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车施加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．2．实验条件：每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．3．操作顺序：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．六、误差分析1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．2．因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力（实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力），存在系统误差．小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．3．平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器），匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．【命题方向】题型一：对原理的理解和误差的分析a、b、c、d四位同学做《验证牛顿第二定律》的实验，设小车质量和车上砝码质量之和为M，砂及砂桶的总质量为m，分别得出如图a、b、c、d四个图线，其中图a、b、c是a﹣F图线，图d是a-1M图线，则以下说法中正确的是A．a和b较好地把握了实验条件M＞＞mB．c和d则没有把握好实验条件M＞＞mC．a同学长木板的倾角太大，而b同学长木板倾角太小D．a、b、c三同学中，c同学较好地完成了平衡摩擦力的操作分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．解：A、在a﹣F图中，当M＞＞m时，a与F成线性关系，由图示图象可知，a、b较好地把握了实验条件：M远远大于m，故A正确；B、随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不再满足砂和砂桶远小于小车的质量时，图象上部会出现弯曲现象，所以图象c和d没有把握好实验条件M远大于m，故B错误；C、由图a所示图象可知，图象在F轴上有截距，说明实验没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a的倾角太小，由图b所示图象可知，图象在a轴上有截距，说明平衡摩擦力过度，木板倾角太大，故C错误；D、由图c所示图象可知，图象过原点，c同学恰好平衡摩擦力，图象a、b没有过原点，a、b没有恰好平衡摩擦力，故D正确；故选：AD．点评：教科书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．【解题方法点拨】a﹣F图线只有在F是小车实际合外力的情况下才是过原点的直线，本实验中平衡摩擦力后，小车受到的合外力是绳子的拉力，对小车和吊盘分别列牛顿定律方程：FT＝Ma，mg﹣FT＝ma，可解得：a=mgM+m，FT=MM+m•mg．本实验数据小车的合外力认为就是mg，只有在M≫m时FT≈mg，a﹣F图线才接近直线，一旦不满足3．探究动能定理【知识点的认识】1．实验目的：（1）探究功与物体速度变化的关系。（2）感悟实验方案的设计和实验数据的处理方法。2．实验的方法：如图所示，依次用1根、2根、3根…同样的橡皮筋与物体相连接，并且每次将橡皮筋拉伸相同的长度，这样操作，无须计算就可知道橡皮筋对物体所做的功依次为W、2W、3W…而每次橡皮筋对物体做功后的速度，可用打点计时器测出。3．实验器材：本实验需要的器材有：打点计时器（含纸带、学生电源、复写纸、连接导线）、同种橡皮条（10根