2019届高考物理一轮复习第五单元机械能题组层级快练25实验：探究动能定理新人教版.doc

1、【 精品教育资源文库 】 题组层级快练 (二十五 ) 1 某学习小组做探究 “ 合力的功和物体速度变化关系 ” 的实验如下图 ， 图中小车是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 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、刻度尺和 _ (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

2、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)下图给出了某次在正确操作情况下打出的纸带 ， 从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带 ， 测得 O 点到 A、 B、 C、 D、 E 各点的距离分别为 OA 5.65 cm， OB 7.12 cm， OC8.78 cm， OD 10.40 cm， OE 11.91 cm.已知相邻两点打点时间间隔为 0.02 s， 则小车获得的最大速度 vm _ m/s. 答案 (1)交流电源 (2)D (3)0.83 解析 (1)打点计时器使用的是交

3、流电 ， 故需要交流电源 (2)实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力受力平衡时 ， 小车应做匀速直线运动 ，所以正确的做法是：放开拖着纸带的小车 ， 能够匀速下滑即可 ， 故 A、 B、 C 项错误 ， D 项正确 (3)所给数据知 BC 8.78 cm 7.12 cm 1.66 cm， 最大速度 vm 1.6610 20.02 m/s 0.83 m/s. 2 (2017 南宁模拟 )为了探究功与速度变化的关系 ， 现提供如图 (a)所示的器材 ， 让小车在橡皮筋的作用下弹出后 ， 沿木板滑行 ， 请思考探究思路并回答下列问题 【 精品教育资源文库 】 (1)为了消除摩擦力的影响应采取

4、的措施为： _ _. (2)当我们分别用同样的橡皮筋 1 条、 2 条、 3 条 ? 并起来进行第 1 次、第 2 次、第 3 次 ? 实验时 ， 每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致 ， 我们把第 1 次实验时橡皮筋对小车做的功记为 W. (3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出 ， 对于不同数目的橡皮筋做功 W， 可以计算出小车获得的对应速度 v， 如图 (b)所示 (4)根据图 (b)中的信息 ， 求出橡皮筋做功为 3W 时小车获得的速度 v， 及 v2， 并将所得结果填写到下表 (保留三位有效数字 ) 次数 1 2 3 4 橡皮筋对小车做的功 W 2W 3

5、W 4W 小车速度 v(m/s) 1.00 1.42 _ 2.00 v2(m2/s2) 1.00 2.02 _ 4.00 (5)利用第 (4)表中的数据在图 (c)中补齐 数据点 ， 并作出 W v2 图像从图像可以得出的结论是： _. (6)实验和理论都表明动能定理是正确的 ， 假设第 1 次实验时橡皮筋对小车做的功 W 1 J，利用第 (5)中的 W v2图像求出小车的质量为 _ kg(保留 3 位有效数字 ) 答案 (1)应将木板有打点计时器的一端垫起适当的高度 ， 使小车在不接橡皮筋时能缓慢匀速下滑 (4)1.73 3.00 (5)如解析图所示； 小车获得的速度平方与橡皮筋对小车所做的

6、功成正比 (6)2.00 解析 (1)小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力 ， 要使拉力等于合力 ， 则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力 ， 故可以将长木板的一端垫高 ， 使小车匀速下滑 【 精品教育资源文库 】 (4)该实验中采用相同规格的橡皮筋 ， 拉伸相同的长度 ， 因此橡皮筋条数和做功倍数相同 ，若一根做功为 W， 则两根做功为 2W， 以此类推； 由 W v 图像可知 ， 当做功 3W 时 ， v 1.73 m/s v2 3.00 m2/s2 (5)根据描点法作出图像 ， 如图所示； 由 W v2图像得到的结论是合外力做功与 速度的平方成正比 (6)根据动能定理 W 12

7、Mv2， W v2直线的斜率为 1， 即 12M 1， 所以 M 2.00 kg 3 (2017 北京 )如图所示 ， 用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车 ， 使它在长木板上运动 ，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况利用该装置可以完成 “ 探究动能定理 ” 的实验 (1)打点计时器使用的电源是 _(选填选项前的字母 ) A 直流电源 B交流电源 (2)实验中 ， 需要平衡摩擦力和其他阻力正确操作方法是 _(选填选项 前的字母 ) A 把长木板右端垫高 B改变小车的质量 在不挂重物且 _(选填选项前的字母 )的情况下 ， 轻推一下小车 ， 若小车拖着纸带做匀速运动 ， 表明已经消除了摩擦力和

8、其他阻力的影响 A 计时器不打点 B计时器打点 (3)接通电源 ， 释放小车 ， 打点计时器在纸带上打下一系列点 ， 将打下的第一个点标为 O.在纸带上依次取 A、 B、 C? 若干个计数点 ， 已知相邻计数点间的时间间隔为 T.测得 A、 B、 C?各点到 O 点的距离为 x1、 x2、 x3?， 如图 2 所示 【 精品教育资源文库 】 实验中 ， 重物质量远小于小车质量 ， 可认为小车所受的 拉力大小为 mg， 从打 O 点到打 B 点的过程中 ， 拉力对小车做的功 W _， 打 B 点时小车的速度 v _ (4)以 v2为纵坐标 ， W 为横坐标 ， 利用实验数据作如图 3 所示的

9、v2 W 图像由此图像可得v2随 W 变化的表达式为 _ 根据功与能的关系 ， 动能的表达式中可能包含 v2这个因子；分析实验结果的单位关系 ， 与图线斜率有关的物理量应是 _ (5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响 ， 若重物质量不满足远小于小车质量的条件 ， 则从理论上分析 ， 图 4 中正确反映 v2 W 关系的是 _ 答案 (1)B (2)A B (3)mgx2； x3 x12T (4)0.008 4.69W kg 1 (5)D 解析 (1)打点计时器使用的是交流电 ， 故选 B 项； (2)平衡摩擦力的方法是：把木板一端垫高 ， 让小车滑下 ， 当小车匀速运动时 ， 就意味着

10、摩擦力抵消了 ， 故选 A 项；此时应当让打点计时器打点 ， 因为打点计时器也会有摩擦力 ， 故选B 项； (3)由于近似认为拉力等于重力 ， 所以根据 W Fs 可知 ， 拉力做功为 W mgx2；中点时刻的速度等于该段时间内的平均速度 ， 所以 B 点的速度等于 AC 段的平均速度 ， 即 v sAC2T x3 x12T ； (4)根据图像上的点 ， 可以得出 v2随 W 变化的表达式为： v2 0.008 4.69 W；功是能量转化的量度 ， 所以功和能的单位是相同的 ， 斜率设为 k， 则 k v2W， 代入单位后 ， k 的单位为 kg1； 【 精品教育资源文库 】 (5)当重物质

11、量不满足远远小于小车的质量时 ， 小车所受的拉力小于 mg， W 的测量值偏大 ，使 v2 W 向下弯曲故选 D. 4 (2017 陕西三模 )某兴趣小组的实验装置如图甲所示 ， 通过电磁铁控制的小球从 A 点自由下落 ， 下 落过程中经过光电门 B 时 ， 通过与之相连的毫秒计时器 (图中未画出 )记录挡光时间 t， 测出 A、 B 之间的距离 h.实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束 (1)用 10 分度游标卡尺测得小球直径如图乙所示 ， 则小球直径为 _cm， 某次小球通过光电门 B 时 ， 毫秒计时器的读数为 310 3 s， 则该次小球通过光电门 B 时的瞬

12、时速度大小v _ m/s. (2)兴趣小组用该套装置进行 “ 探究做功和物体速度变化关系 ” 的实验时 ， 调节光电门 B 的位置 ， 计算出小球每次通过光电门 B 的速度 v1、 v2、 v3、 v4?， 并测出小球在 A、 B 间的下落高度 h1、 h2、 h3、 h4?， 然后绘制了如丙图所示的 h v 图像若为了更直观地看出 h 和 v 的函数关系 ， 他们下一步应该重新绘制 _ A h v2图像 B h v图像 C h 1v图像 D h 1v图像 答案 (1)1.14 3.8 (3)A 解析 游标卡尺主尺读数为： 1.1 cm， 游标尺上第 4 个刻度与上面对齐 ， 故读数为： 40

13、.1 mm 0.4 mm 0.04 cm， 故最终读数为 ： 1.1 cm 0.04 cm 1.14 cm 0.011 4 m； 利用小球通过光电门的平均速度代替瞬时速度 ， 因此有： vB dt 0.011 40.003 m/s 3.8 m/s (2)小球从 A 点自由下落 ， 所以有： mgh 12mv2 0， 若为了更直观地看出 h 和 v 的函数关系 ， 应该绘制 h v2图像 5 (2017 抚顺一模 )用如图甲所示的实验装置做 “ 探究合力做功与动能变化的关系 ” 实验请补充完整下列实验步骤的相关内容： 【 精品教育资源文库 】 (1)先用天平测出小 车和遮光片的总质量为 M、砝

14、码盘的质量为 m0；用 20 分度的游标卡尺测量遮光片的宽度 d， 如图乙所示 ， 其示数为 _mm；按图甲所示安装好实验装置 ， 用刻度尺测量两光电门之间的距离 x； (2)在砝码盘中放入适量的砝码；适当调节长木板的倾角 ， 直到向右轻推小车遮光片先后通过光电门 A 和光电门 B 的时间相等； (3)只取下砝码 ， 已经连好的细线和砝码盘不动 ， 记下 _(填写相应物理量及其符号 )； (4)再次让小车拉着砝码盘从靠近滑轮处由静止释放 ， 记录遮光片通过光电门 A 和光电门 B所用的时间 tA和 tB； (5)在上述步骤中 ， 根据实验所测的物理量 ， 探究合力做功与动能变化关系的表达式为：_(重力加速度为 g)； (6)改变砝码盘中砝码的质量 ， 重复 (2) (5)步骤； (7)本实验中 ， 以下操作或要求是为了减小实验误差的是 _ A 尽量减小两光电门间的距离 x B 调整滑轮 ， 尽量使细线与长木板平行 C 砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 D 遮光片的宽度 d 适当窄一些 答案 (1)5.25 (3)记下取下的砝码的总质量 m (5)mgx (7)BD. 解析 (1)游标卡尺的主尺读数为： 5 mm， 游 标尺上第 5 个刻度和