高考物理一轮复习力学实验专项训练（六）实验：探究动能定理

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2021 届高考物理一轮复习力学实验专项训练（六）

实验：探究动能定理

1.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，通过光电门 B的时间为，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

C.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)小车经过光电门的瞬时速度为 ________，________.如果关系式________

________在误差允许范围内成立，就验证了动能定理．

2.某同学利用如图 1所示的装置探究合外力做功与动能变化量的关系。铁架台固定在水平

桌面上，长木板 A点固定在水平桌面边缘上，且可绕 A点转动，另一端放置在铁架台上，

使长木板倾斜放置，在 A点固定一光电门，用光电计时器测量遮光片通过光电门的时间。

请完善下列实验步骤：

（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度 d如图 2所示，其读数为 ________cm。

（2）以长木板的 A点为轴，调节长木板左端在铁架台上的位置到 B点，B点距离桌面的高

度为 H时，给物块一个初速度后，物块从 B点恰能匀速运动到 A点。

（3）若调节长木板左端，使其位于 B点上方高度为 h的C点，物块从 C点由静止下滑到 A

点，遮光片经过光电门的时间为 t。

（4）改变 h的大小，多次重复步骤（3），测量多组数据，为得到物块所受合外力做功与

动能变化量的一次函数关系图象，应采用下列哪个图象__________。

A. B. C. D.

（5）若该图象的斜率为 k，重力加速度为 g，当 _______（用字母表示）时，表明物块

所受合外力做功与物块动能变化量相等。

3.用如图所示的装置测滑块与木板间的动摩擦因数.同种材料的薄木板，表面粗糙

程度相同，将较长的木板 B放置于水平地面上，左端固定在竖直墙的 O点，木板 A倾斜固

定在木板 B上，顶端靠墙，用一段圆弧状木板 C将平滑连接.将滑块 P从木板 A的顶

端由静止释放，P最终停在木板 B上某点 Q（图中未画出）处；改变木板 A在木板 B上的

位置，木板 A与水平面的倾角改变，重复实验.

（1）要测定滑块 P与木板间的动摩擦因数，每次实验只需要测量的两个物理量是_______.

A.滑块 P的质量 m B.木板 A与水平面的倾角 θ

C.木板 A的顶端与 O点的竖直高度 hD.Q点与 O点间的距离 x

（2）计算滑块 P与木板间的动摩擦因数的公式 ________,用（1）问中所选的物理量表

示.

（3）由于木板 C是圆弧状，将产生系统误差，会使所测得的动摩擦因数比实际值_______

___（填“偏大”或“偏小”）.

4.某研究小组用如图所示实验器材验证动能定理.他们将两光电门固定在力学轨道上，两光

电门之间的距离为，质量为 M的小车与质量为 m的回形针通过细线和滑轮相连接（

），实验中用回形针拉动小车在轨道上运动.如图所示，记录下小车通过两光电门的

时间分别为和，测出挡光片的宽度为 d，即可验证恒力做功的动能定理.

（1）为了减小实验误差，研究小组通过选择合适质量的回形针，提高实验精度.研究小组

选取122.9 g 的小车和不同质量的回形针进行实验，得到如下表所示的实验结果.从表中数

据看出，回形针的质量越小，实验误差________.

回形针质量与实验误差的关系

小车的质量/g 回形针质量/g 实验误差 n

122.9

17.0 6.59%

12.3 6.15%

8.0 5.40%

5.2 5.29%

（2）研究小组以小车为研究对象，在实验中不考虑摩擦影响，若能获得等量关系式______

_________（用表示），即可验证恒力做功的动能定理.

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