1、試卷第 =page 6 6頁(yè)，總 =sectionpages 6 6頁(yè)試卷第 =page 5 5頁(yè)，總 =sectionpages 6 6頁(yè)2022屆高考物理專項(xiàng)突破力學(xué)實(shí)驗(yàn)：探究功與物體速度變化的關(guān)系031李明同學(xué)利用如圖所示裝置開(kāi)展“探究小車速度隨時(shí)間變化的關(guān)系”（實(shí)驗(yàn)一）和“改變重物質(zhì)量探究做功與小車速度變化的關(guān)系”（實(shí)驗(yàn)二）的實(shí)驗(yàn)研究。(1)關(guān)于兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作，下列說(shuō)法正確的是_；A兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都需要平衡摩擦力B圖中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220V交流電C“實(shí)驗(yàn)一”中重物的質(zhì)量可以大于小車的質(zhì)量D“實(shí)驗(yàn)二”中通過(guò)在軌道左端墊木塊可調(diào)節(jié)牽引小車的細(xì)繩與軌道平行(2)實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率

2、為50Hz，得到的紙帶如圖乙所示：取紙帶上某點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)0，后每隔一個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別記為1、2、3、4、5、6，以計(jì)數(shù)點(diǎn)0為坐標(biāo)原點(diǎn)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)如下表所示。計(jì)數(shù)點(diǎn)0123456坐標(biāo)/cm01.042.805.288.4512.3517.10速度/（m/s）0.350.53_0.81.08根據(jù)表格信息，完成下列問(wèn)題：計(jì)數(shù)點(diǎn)3的速度大小為_(kāi)m/s；在答題紙相應(yīng)位置作出小車運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間圖像_（以坐標(biāo)原點(diǎn)為計(jì)時(shí)零點(diǎn)）；根據(jù)圖象信息和實(shí)驗(yàn)原理，該紙帶數(shù)據(jù)適用于哪個(gè)實(shí)驗(yàn)?答：_。A僅適用于實(shí)驗(yàn)一 B僅適用于實(shí)驗(yàn)二C兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均適用D兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均不適用2科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開(kāi)科學(xué)探究，而科學(xué)探究可以分為

3、理論探究和實(shí)驗(yàn)探究，下面我們追尋科學(xué)家的研究足跡用實(shí)驗(yàn)方法探究恒力做功和物體動(dòng)能變化間的關(guān)系。(1)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖甲所示，他想用鉤碼的重力表示小車受到的合力，為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該采取的兩項(xiàng)措施是：_；_。(2)如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，距離如圖乙所示，則打C點(diǎn)時(shí)小車的速度為_(kāi)；要驗(yàn)證合力做的功與小車動(dòng)能變化間的關(guān)系，除位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有_。3某同學(xué)用如圖所示的裝置做“探究做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，所用小車的質(zhì)量m0.25 kg，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為5

4、0 Hz。(1)下列說(shuō)法中正確的是（_）A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)把橡皮筋掛在小車上，使小車能在木板上勻速滑動(dòng)B實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放小車C實(shí)驗(yàn)中在每次增加橡皮筋的條數(shù)時(shí)應(yīng)使連入鐵釘間的橡皮筋形變程度相同，并使小車每次都從同一位置釋放D在通過(guò)紙帶求速度時(shí)，應(yīng)在紙帶上選出一段清晰的點(diǎn)跡求出平均速度即可(2)正確平衡好摩擦力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，在橡皮筋彈力作用下，合力對(duì)小車所做的功_（填“大于”“小于”或“等于”）橡皮筋彈力所做的功；若第一、三次分別用一條、三條并在一起的相同橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，且兩次橡皮筋的伸長(zhǎng)相同，則第三次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的_倍。(3)下圖是該同學(xué)在正確實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到的一條紙

5、帶，相鄰的兩個(gè)讀數(shù)點(diǎn)間還有一個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出來(lái)，A、B、C、D、E、F各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為：1.87 cm、4.79 cm、8.91 cm、16.92 cm、25.83 cm、34.74 cm，則由紙帶可知本次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功是_J。4用如圖所示的裝置探究功與物體速度變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先適當(dāng)墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮筋彈力的作用下被彈出，沿木板滑行。小車滑行過(guò)程中帶動(dòng)通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，記錄運(yùn)動(dòng)情況。觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點(diǎn)跡疏密不勻，后面部分點(diǎn)跡比較均勻，回答下列問(wèn)題：(1)適當(dāng)墊高木板是為了_；(2)通過(guò)紙帶求小車速度時(shí)，應(yīng)使用紙帶的_（填“全部”、“前面部分”或“后

6、面部分”）；(3)若實(shí)驗(yàn)做了n次，所用橡皮筋分別為1根、2根n根，通過(guò)紙帶求出小車的速度分別為v1、v2vn，用W表示橡皮筋對(duì)小車所做的功，作出的Wv2圖線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這說(shuō)明W與v2的關(guān)系是_。5“探究彈力做功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W0.當(dāng)用4條、6條、8條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W0、3W0、4W0每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度均可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。(1)該實(shí)驗(yàn)_（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是

7、（_）A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為46 VB實(shí)驗(yàn)中使用的若干根橡皮筋的原長(zhǎng)可以不相等C每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出D利用每次測(cè)出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wv、Wv、W2vm、W3vm的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系。(3)如圖給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測(cè)量物體最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為OA5.65 cm，OB7.12 cm，OC8.78 cm，OD10.40 cm，OE11.91 cm。已知相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm_m/s。6在做探究功與速度變

8、化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，打出點(diǎn)的紙帶上應(yīng)該寫出打這條紙帶時(shí)所用的橡皮筋的數(shù)目。某同學(xué)分別用一條橡皮筋、兩條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，打出了如圖所示的紙帶，但是該同學(xué)忘了在紙帶上記錄橡皮筋的數(shù)目，你能否幫助同學(xué)判斷每條紙帶對(duì)應(yīng)的橡皮筋的數(shù)目？7某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz。(1)實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條，合并起來(lái)掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫判≤?。把?次只掛1條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W1，第二次掛2條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2W1，：橡皮筋對(duì)小車做功后使小車獲得的

9、速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出。根據(jù)第四次的紙帶（如圖所示）求得小車獲得的速度為_(kāi)m/s。(2)若根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的Wv圖象如下圖所示，根據(jù)圖線形狀，可知W與v的關(guān)系符合實(shí)際的是圖（_）8某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。先用手提著紙帶，使重物靠近計(jì)時(shí)器靜止。然后接通電源，松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。得到的紙帶如圖所示，O點(diǎn)為計(jì)時(shí)器打下的第1個(gè)點(diǎn)，該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了下列處理；取，并根據(jù)紙帶算出了A、B、C三點(diǎn)的速度分別為，。根據(jù)以上數(shù)據(jù)你能否大致判斷？ 9某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（

10、a）所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)探究“外力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系”。實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車?yán)剿杰壍赖腛位置由靜止釋放，在小車從O位置運(yùn)動(dòng)到 A位置過(guò)程中，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到了彈簧彈力與小車位移的關(guān)系圖線如圖（b）所示，還得到了小車在A位置的速度大小vA ；另外用電子秤測(cè)得小車（含位移傳感器發(fā)射器）的總質(zhì)量為m?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)小車從O位置運(yùn)動(dòng)到A位置過(guò)程中彈簧對(duì)小車所做的功W_，小車的動(dòng)能改變量Ek _。（用m、vA、xA中各相關(guān)物理量表示）(2)若將彈簧從小車上卸下，給小車一初速度v0，讓小車從軌道右端向左端滑動(dòng)，利用位移傳感器和計(jì)算機(jī)得到小車的速度隨時(shí)間變化的圖線如圖（c）所示，則小車所受軌

11、道摩擦力的大小_。（用m、v0、tm中各相關(guān)物理量表示）(3)綜合步驟(1)、(2)，該實(shí)驗(yàn)所要探究的“外力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系”表達(dá)式是_。（用m、vA、xA、v0、tm中各相關(guān)物理量表示）10某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室中利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究合力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟如下：將木板固定在水平桌面上，一端裝上定滑輪，木板上放置一質(zhì)量M=200g的滑塊，左端與穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連；將左端適當(dāng)墊高，給滑塊一個(gè)初速度，滑塊恰好能做勻速直線運(yùn)動(dòng)；滑塊右端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與質(zhì)量m=l0g的砝碼連接，實(shí)驗(yàn)中用砝碼的重力代替小車受到的拉力。接通電源，釋放砝碼，滑塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

12、打出紙帶的一部分如圖乙所示，0、l5、6為計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2，所有運(yùn)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字。(1)滑塊打點(diǎn)1時(shí)的動(dòng)能為_(kāi)J，打點(diǎn)5時(shí)的動(dòng)能為_(kāi) J；(2)在從點(diǎn)l運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)5過(guò)程中拉力所做的功W=_J；(3)通過(guò)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)拉力所做的功_ （填“大于”、“小于”或者“等于”）滑塊動(dòng)能的增加，原因是_。答案第 = page 6 6頁(yè)，總 = sectionpages 6 6頁(yè)答案第 = page 5 5頁(yè)，總 = sectionpages 6 6頁(yè)參考答案1C 0.700.72均算對(duì) 見(jiàn)解析

13、A 【詳解】(1) A“探究小車速度隨時(shí)間變化的關(guān)系”只要小車受力不變即可，實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力?！案淖冎匚镔|(zhì)量探究做功與小車速度變化的關(guān)系”重物重力對(duì)系統(tǒng)做功是合力對(duì)系統(tǒng)做的功，實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤；B由圖所示可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，使用46V的低壓交流電源，不能使用220V交流電，故B錯(cuò)誤；C“實(shí)驗(yàn)一”中重物的質(zhì)量可以大于小車的質(zhì)量，故C正確；D“實(shí)驗(yàn)二”中通過(guò)在軌道左端墊木塊可以平衡摩擦力，通過(guò)調(diào)節(jié)滑輪的高度使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與軌道平行，故D錯(cuò)誤。故選C。(2)電源頻率f=50Hz，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間間隔T=0.02s，每隔一個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=20.

14、02s=0.04s，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則計(jì)數(shù)點(diǎn)3的速度大小為根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，讓盡可能多的點(diǎn)通過(guò)直線，不能過(guò)直線的點(diǎn)對(duì)稱分布在直線兩側(cè)，作出vt圖象如圖所示“探究小車速度隨時(shí)間變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)加速度是定值不變，“改變重物質(zhì)量探究做功與小車速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)隨重物質(zhì)量的變化加速度不斷變化，由圖示vt圖象可知，v與t成之比，加速度保持不變，因此該紙帶的數(shù)據(jù)僅適用于實(shí)驗(yàn)一。故選A。2平衡摩擦力 鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的重力 鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量 【詳解】(1)實(shí)驗(yàn)要探究合力做的功和小車速度的變化關(guān)系，而本實(shí)驗(yàn)要用勾碼的重力代替小

15、車所受到的合力，對(duì)小車受力分析，受到重力，拉力，支持力和摩擦力；要使拉力近似等于合力，可將長(zhǎng)木板一段墊高，使重力的下滑分量恰好等于摩擦力，所以要平衡摩擦力；設(shè)小車的質(zhì)量M，砝碼的質(zhì)量m，已經(jīng)平衡摩擦力，則根據(jù)牛頓第二定律，有mg-F=maF=Ma聯(lián)立可得只有當(dāng)mM時(shí)，有M+mM因而Fmg所以鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。(2)根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度知，C點(diǎn)的速度根據(jù)動(dòng)能定理知除位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量。3BC 等于 3 0.62 【詳解】(1)A平衡摩擦力時(shí)，不能把橡皮筋掛在小車上，適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板的左端輕退小車，使小車能在木板上勻速滑動(dòng)，A錯(cuò)

16、誤；B實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放小，B正確；C實(shí)驗(yàn)中在每次增加橡皮筋的條數(shù)時(shí)應(yīng)使連入鐵釘間的橡皮筋形變程度相同，并使小車每次都從同一位置釋放，C正確；D應(yīng)求出橡皮筋做功完畢時(shí)小車的速度，在通過(guò)紙帶求速度時(shí)，應(yīng)在紙帶上選出一段點(diǎn)跡均勻的點(diǎn)跡求出小車的速度，D錯(cuò)誤。故選BC。(2) 正確平衡好摩擦力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車受到的合力等于橡皮筋的拉力，在橡皮筋彈力作用下，合力對(duì)小車所做的功等于橡皮筋彈力所做的功。用相同的橡皮筋且每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量相等，每條橡皮筋對(duì)小車最高相同，若第一、三次分別用一條、三條并在一起的相同橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，則第三次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的3倍。(3)A、B、C、

17、D、E、F各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別為：1.87cm、4.79cm、8.91cm、16.92cm、25.83cm、34.74cm，可知由D到F小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為橡皮筋對(duì)小車做的功4平衡摩擦力 后面部分 W與v2成正比 【詳解】(1)小車下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力，故可以將長(zhǎng)木板的一段墊高。(2) 紙帶在橡皮條的作用下做加速運(yùn)動(dòng)，橡皮條做功完畢，則速度達(dá)到最大，此后做勻速運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)使用紙帶的后面部分。(3) 圖線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可確定W與v2成正比。5需要 CD 0.83 【詳解】(1)平衡摩擦力，使小

18、車所受到的合力等于橡皮筋的拉力，是橡皮筋對(duì)小車所做的功等于合外力對(duì)小車做的功，故需要平衡摩擦力；(2)A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器只能用電壓為46 V的交流電源供電，故A錯(cuò)誤；B實(shí)驗(yàn)中使用的若干根橡皮筋的原長(zhǎng)必須相等，否則實(shí)驗(yàn)誤差太大，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤，故B錯(cuò)誤；C每次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出，才能保證橡皮筋的形變量相同，故C正確；D利用圖象可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，能更直觀地反映出合力做功與物體速度變化的關(guān)系，故D正確。故選CD。(3)由圖及所給數(shù)據(jù)可知小車一定在BC間獲得最大速度，所以6下面的紙帶應(yīng)該是用兩條橡皮筋時(shí)打的點(diǎn)【詳解】因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中選取的橡皮筋都是相同的，所以每條橡皮筋的作用力也是相同的，用兩條橡皮筋時(shí)的作用力是用一條橡皮筋時(shí)的作用力的兩倍，那么加速度也是兩倍。也就是說(shuō)用兩條橡皮筋時(shí)的速度變化得快。由題圖可知，下面的紙帶的速度變化快，所以下面的紙帶應(yīng)該是用兩條橡皮筋時(shí)打的點(diǎn)。72m/s C 【詳解】(1)各點(diǎn)之間的距離相等的時(shí)候小車做直線運(yùn)動(dòng)，由圖可知，兩個(gè)相鄰的點(diǎn)之間的距