2023届高考物理一轮实验专题：探究功与物体速度变化的关系（word版含答案）.doc

2023届高考物理一轮实验专题：探究功与物体速度变化的关系1（2022·黑龙江·哈师大附中模拟预测）如图甲，是“探究功与速度变化的关系”的实验装置。（1）关于该实验，下列说法中正确的是_（填选项序号字母）；A每次实验必须算出橡皮筋对小车做功的具体数值B放小车的长木板应该保持水平C每次实验，小车必须从同一位置由静止释放D可以选用规格不相同的橡皮筋（2）图乙为某次用1条橡皮筋实验打出的纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为。已知电源频率为50Hz，则小车获得的最大速度为_m/s（结果保留两位有效数字）；（3）若根据多次测量数据画出图像，则对W与v的关系符合实际的是图中的_。A BC D2（2022·新疆·疏勒县实验学校模拟预测）某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图1中小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、毫米刻度尺和_（选填“交流”或“直流”）电源。（2）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是( )A放开小车，能够自由下滑即可B放开小车，能够匀速下滑即可C放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是( )A橡皮筋处于原长状态                    B橡皮筋仍处于伸长状态C小车在两个铁钉的连线处             D小车已过两个铁钉的连线（4）若用如图所示的装置进行“探究做功与速度变化关系”的实验，下列说法正确的是( )A每次实验必须算出橡皮筋对小车做功的具体值B每次实验橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出D纸带上打出的点两端密，中间疏，可能是木板倾角太大（5）在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用图2中纸带的_部分进行测量。3（2022·北京四中三模）如图所示的装置，可用于探究恒力做功与速度变化的关系水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M ，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d， 光电门1和2的中心距离s。实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图所示，d= _ 。某次实验过程：力传感器的读数为F ，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），砝码盘和砝码的质量为m ，已知重力加速度为g ，则对该小车，实验要验证的表达式是 _ 。A     BC             D4（2022·安徽省舒城中学模拟预测）晓重和晓庆两位同学准备用图所示的实验装置探究“合力做功与物体速度变化的关系”。如图所示，小钢球从水平玻璃桌面上某位置静止释放，在橡皮筋作用下从玻璃桌面边缘弹出，并直接落在斜面上。若小钢球在一条橡皮筋作用下弹出，橡皮筋对小钢球做的功记为W。当使用规格相同的2条、3条橡皮筋并在一起，使小钢球从上述同一位置静止释放，从水平玻璃桌面边缘弹出，橡皮筋对小钢球做的功分别记为，实验中忽略小钢球与玻璃桌面间的摩擦。（1）本实验除了图中已给出的实验器材外，还需要的器材有_（选填“秒表”、“天平”或“刻度尺”）；（2）为了探究“合力做功与物体速度变化的关系”，每次实验操作时，除了记录橡皮筋的条数n外，还必需要记录的一个物理量是_；A斜面的倾角大小                       B玻璃桌面离地高度C小钢球平抛运动位移的大小            D小钢球平抛运动的时间在实验数据处理时，为了实验研究方便使图象为直线，当将橡皮筋的条数n作为纵轴时，则应将实验中测得的小钢球平抛运动的_设为横轴。A时间            B位移大小            C位移大小的平方根            D位移大小的平方5（2022·山东·模拟预测）某同学为了探究合外力做功与速度变化之间的关系，准备了如图所示装置，在桌面上有一根弹簧，左端与固定在桌上的挡板拴接，右端与一个轻质木板拴接，当木板位于桌面右边沿时弹簧恰好处于原长状态。实验操作过程如下：a.现将弹簧压缩到一定位置，将一小球放置在轻质木板中央，释放木板，小球在木板推力下沿水平桌面水平向右运动，在桌面右边沿与木板分离，之后平抛落至水平地面上，落点记为；b.在木板左侧与挡板间均匀放置2条、3条、4条、同样的弹簧，使每次木板释放位置都一样，重复步骤a，小球落点分别记为；c.测量相关数据，进行数据处理。（1）若为得到做功与速度变化量关系，需要测量下列物理量中的_（填正确答案标号）。A小球的质量m       B弹簧的劲度系数k       C弹簧形变量       D桌面到地面的高度h（2）将几次实验中木板对小球做功分别记为，小球抛出点到落地点的水平距离分别记为。则应以W为纵坐标、_为横坐标作图，才能得到一条直线。（3）由于小球与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于_（填“偶然误差”或“系统误差”）。6（2022·福建莆田·二模）某同学用如图甲所示的实验装置来探究绳子拉力做功与小车动能变化的关系。在水平桌面上放有一端装有定滑轮的气垫导轨，气垫导轨上固定有甲、乙两个光电门，用来测量遮光片通过光电门时的遮光时间，滑块经绕过定滑轮的轻质细绳与装有砂的砂桶连接。（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度。测量时需要用图乙中的_（填“A”或“B”）测量爪；测量结果如图丙所示，则遮光片的宽度为_mm。（2）气垫导轨没有定滑轮的一端_（填“需要”或“不需要”）垫高来平衡摩擦力。（3）实验中将砂和砂桶的重力当作细绳的拉力，经多次实验发现拉力做功总是_（填“大于”“等于”或“小于”）小车动能的增量。7（2022·广东·模拟预测）某同学用如图甲所示的装置研究“外力做功与物体速度之间的关系”实验。部分实验步骤如下：用天平测量小车和遮光片的总质量M；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用刻度尺测量小车释放点距光电门的距离L；调整木板的倾角，平衡小车所受的摩擦力；调整滑轮，使细线与长木板平行；让小车从释放点由静止释放，用数字计时器测出遮光片通过光电门所用的时间t，从力传感器中读出此过程中拉力的示数F。回答下列问题：（1）测量d时，某次游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为 _cm；（2）传感器、沙和沙桶的总质量m _（选填“需要”“不需要”）远小于小车和遮光片的总质量M；（3）小车通过光电门时的速度v_（用题中的字母表示）；（4）改变沙和沙桶的总质量，每次让小车从同一位置静止释放。某同学通过数据处理得到拉力对小车做的功WF与小车通过小电门的速度v2，作出如图所示的WFv2图线，由此得到的结论是：_。8（2022·浙江嘉兴·模拟预测）（1）用如图甲所示装置完成下列学生实验，必须进行阻力补偿的实验是_；A探究小车速度随时间变化的规律B探究加速度与力、质量的关系C探究做功与物体速度变化的关系（2）在通过调整长木板的倾角来补偿阻力时，正确的操作是_；A小车后面安装纸带，前面挂砝码盘B小车后面安装纸带，前面不挂砝码盘C小车后面不安装纸带，前面挂砝码盘D小车后面不安装纸带，前面不挂砝码盘（3）在完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，得到一条纸带，截取其中一段点迹清晰的进行测量，在纸带上标注了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点（每两个点迹标注一个计数点）。已知打点计时器所用电源的频率为，取计数点A对应时刻为0时刻，其中计数点E周边的点迹位置如图乙所示。将E点对应的速度在答题卷的坐标纸上描出_（其中B、C、D、F四个点相应的速度已完成描点）。拟合图线，根据图像可得小车运动的加速度_。（4）在完成“探究加速度与力、质量的关系”实验时，根据测得的多组数据绘制关系图线，如图丙所示，此图线的段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是_。A长木板轨道的倾角过大B所用小车的质量过大C小车与长木板轨道之间存在摩擦D悬挂的砝码盘中所放砝码的总质量过大9（2022·浙江宁波·一模）（1）下列实验都需要用到打点计时器，其中只要选一条较好的纸带就可以完成实验的是_A探究小车速度随时间变化的规律B探究加速度与力的关系C探究功与速度变化的关系D探究加速度与质量的关系（2）小波和小宁同学进行“探究加速度与力的关打点计时器系”实验，装置如图甲所示。纸带小车在平衡摩擦力时，下列说法正确的是_A不应在小车上挂上细线和小桶B应该在小车后挂好纸带长木板C缓慢调节长木板的倾斜角度，一直到小车开始下滑时，平衡摩擦力就完成了甲（3）规范实验后打出的某条纸带，相邻计数点间的时间间隔是，测得数据如图乙所示，由此可以算出小车运动的加速度_（保留3位有效数字）。10（2022·湖南湘潭·一模）如图所示，小明同学借用“探究与、之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：（1）小明首先取下细绳及托盘，调整垫片的位置，改变长木板的倾斜程度，使小车能沿长木板做匀速直线运动，小明这样做的目的是_。（2）接下来小明连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如图所示的纸带。纸带上为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为的相邻计数点、。实验时固定在小车上且与绳相连的拉力传感器示数为，小车和拉力传感器的总质量为。小明计算了小车与拉力传感器所受合外力做的功和其动能的变化，请在下表空格中帮助小明补充完整。（结果保留至小数点后第4位）距离0.04320.05720.07340.09150.11150.0430_0.07340.09070.1105（3）假如实验中小明所使用电源频率低于正常值，则小明测得的小车与拉力传感器的动能变化量与真实值相比会_（填“偏大”“偏小”或“不变”）。11（2022·浙江·模拟预测）（1）利用如图1所示的实验装置探究钩码重力做功与钩码、小车组成系统的速度变化关系。某次实验中，钩码质量m=50g，小车质量M=170g，打出的纸带如图2所示，则在该实验中_； A需要补偿小车受到阻力的影响 B长木板上方的细线要保持水平C因为没有满足m<<M的条件，所以不能达到实验目的 D必须保持限位孔中心与小车的中心轴线在同一条直线上打计数点3时小车的动能_J （结果保留两位有效数字），已知两计数点间均有四个点未画出。由实验数据得到的正确判断是_；A钩码重力做功与小车动能增加的大小相等 B钩码重力做功与钩码、小车组成系统动能增加的大小相等C钩码、小车系统机械能守恒 D钩码、小车重力势能的减少大于动能的增加（2）用“双缝干涉测量光的波长”实验中，下列说法正确的是_；A只减小单缝与双缝的距离，相邻两干涉条纹的间距不变B调节测量头使分划板的中心刻线对齐某一明（或暗）条纹的界线，并读取数据C只有在光屏所在位置才能接收，前后位置光屏均接收不到干涉图样D即使干涉条纹不在竖直方向，只要分划板刻线与条纹平行，就不会影响测量结果12（2022·辽宁·模拟预测）“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图甲所示，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行。先平衡摩擦力，当小车在2条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用4条、6条、8条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。(1)在实验准备的过程中，小王整理了一些实验器材，如图乙所示，还缺少的器材是_。(2)该同学在实验过程中，应平衡摩擦力；应选长短、粗细一样的橡皮筋若干；每次实验都让小车从同一地点由静止释放。以上操作对“实验中每条橡皮筋做相同的功”这一要求有帮助的是_（填序号）。(3)分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3、vn，作出W ­ v图象。则下列图象符合实际的是_。A B C D13（2022·山东·模拟预测）图1为某实验小组在“探究功与速度变化的关系”的实验装置基础上进行改进，用来测物块（含遮光条）的质量的装置示意图。首先调整装置使长木板水平且连接物块的细线平行于长木板，物块上有一宽度为的遮光条，木板上靠近定滑轮处固定一光电门，光电门与数字计时器连接；在托盘中放入砝码，多次改变托盘中砝码的质量，用拉力传感器记录物块（含遮光条）所受拉力的大小。(1)用刻度尺量出遮光条初始位置点到点的距离为，则物块在此过程中所受拉力做的功_（用题中所给的物理量符号表示）；(2)某同学往托盘上增加砝码，记录拉力传感器的示数，将物块从静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的遮光时间为，结合遮光条的宽度计算出物块通过光电门时的速度，再往托盘上增加砝码，重复上步骤，测得多组数据；(3)该同学以物块所受拉力做的功为纵轴，以为横轴，画出的图像是一条直线，如图2所示，该图像不过原点，可能的原因是_，若该图线的斜率为，传感器的质量为，则物块（含遮光条）的质量为_。14（2022·甘肃天水·模拟预测）某实验小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系”，在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B打点计时器，C为弹簧测力计，P为小桶（内有沙子），一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置，不计绳与滑轮的摩擦实验时，把长木板不带滑轮的一端垫起适当的高度，以平衡摩擦力，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点（1）该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为零点，顺次选取一系列点，分别测量这些点到零点之间的距离x，计算出它们与零点之间的速度平方差v2=v2v02，弹簧秤的读数为F，小车的质量为m，然后建立v2x坐标系，通过描点法得到的图像是一条过原点的直线，如图乙所示，则这条直线的斜率的意义为_（填写表达式）（2）若测出小车质量为0.4 kg，结合图像可求得小车所受合外力的大小为_N（3） 本实验中是否必须满足小桶（含内部沙子）的质量远小于小车的质量_（填“是”或“否”）15（2022·天津河西·一模）某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图，图中小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为。当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和_电源（选填“交流”或“直流”）；(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜以平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是_A放开小车，能够自由下滑即可B放开小车，能够匀速下滑即可C放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是_。A橡皮筋处于原长状态B橡皮筋仍处于伸长状态C小车在两个铁钉的连线处D小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的某部分进行测量，你认为下列选项中可能合理的是_。A       B       C       D16（2022·安徽蚌埠·一模）某实验小组利用图1所示的装置研究匀变速直线运动。(1)取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带，如果任意相邻两点的距离_，则可判断已平衡摩擦力；(2)连接细绳及托盘，放入砝码，获得带有点列的一条纸带，在纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点，如图2，O为小车运动起始时刻所打的点，A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，测出各点到O的距离如图所示，已知打点计时器的工作频率为50Hz，则打B点时小车的速度vB=_m/s，小车的加速度a=_m/s2(结果均保留至小数点后第三位)(3)小明还想利用BF段来验证动能定理，他用测出的托盘和砝码的总重G作为细线对小车的拉力，并测出小车的质量M，则还需根据图中数据求出的两个量是_；该方案求出的小车动能的增量总小于外力做的功，原因是_。17（2022·上海市宜川中学模拟预测）如图甲所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验：（1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做_运动. （2）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图乙所示的纸带. 纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0. 1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G. 实验时小车所受拉力为0. 2N，小车的质量为0. 2kg. 请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化，补填表中空格_，_（结果保留至小数点后第四位）. OBOCODOEOFW/J0. 04320. 05720. 07340. 09150. 04300. 05700. 07340. 0907通过分析上述数据你得出的结论是：在实验误差允许的范围内，与理论推导结果一致. （3）实验中是否要求托盘与砝码总质量m远小于小车质量M？_（填“是”或“否”）；（4）实验前已测得托盘的质量为，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_kg（g取，结果保留至小数点后第三位）.18（2022·河南郑州·一模）某同学在“探究功与速度变化之间的关系”的实验中，同时测出实验中橡皮绳的劲度系数。所用实验装置如图所示，已知小球质量为m.具体实验步骤如下：（1）将小球放在木板上，木板左端抬高一个小角度，以平衡摩擦力。（2）将原长为OM 的橡皮绳一端固定在木板右端的O点，另一端通过力传感器连接小球，将小球拉至P点(M 点左侧)，测得 OM 的距离为 l1，OP 的距离为 l2，力传感器示数为F。则橡皮绳的劲度系数为_(用 F、l1、l2 表示)。 （3）将小球从P点由静止释放，在 M 点右侧放置一速度传感器，可测出传感器所在位置的速度v0，将小球上 2 根 3 根像皮绳，重复操作过程，测出多组速度数值，如下表所示。在坐标系中描点、连线，做出W-v2图象_.（4）由图象可知，橡皮绳做功与小球获得的速度的关系为_.参考答案：1     C     0.82     C2     交流     D     B     C     GK3     5.50mm     C4     刻度尺     C     B5     AD          系统误差6     B     5.2     不需要     大于7     0.960     不需要          外力对物体做的功与速度平方的变化量成正比（或者说：本实验，外力对物体做的功与速度平方成正比）8     BC     B          2.53.0     D9     A     AB     1.1710     平衡摩擦力     0.0570     偏大11     AD     3.5×10-2     D     AD12     交流电源和刻度尺          D13     ；     没有平衡摩擦；     14     ；     1；     否；15     交流     D     B     C16     近似相等     0.656     0.986     的长度和打点时小车的速度     大于细线对小车的拉力17     匀速直线     0.1120     0.1105     是     0.01518               答案第3页，共1页