导学教程高考物理总复习 第五章 机械能及其守恒定律 实验五 探究动能定理限时检测 新人教版.doc

实验五 探究动能定理1关于“探究动能定理”的实验，下列叙述正确的是a每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值b每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致c放小车的长木板应该尽量使其水平d先接通打点计时器电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就足够了，a错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后每次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，否则，功的数值难以测定，b错；小车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，c错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，d正确。答案d2 (2016河南联考)在探究功与物体速度变化的关系实验中(1)实验装置：如图实10所示。配套器材：长木板，橡皮筋(若干)，小车，打点计时器(带纸带、复写纸等)等。图实10(2)实验思想方法：_。历史上，库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律。当然，恒力做功时同样适用。(3)实验操作的技巧：小车运动中会受到阻力，可以采用_的方法进行补偿。(4)纸带处理：观察打点的纸带上点间间隔是先增大，后减小。不均匀(不是匀加速)，应采用小车_来计算速度。(5)数据处理方法：图象法。作出功速度(wv)曲线，分析这条曲线，得出功与速度变化的定量关系。答案(2)倍增法(3)平衡摩擦力(4)做匀速运动那一段的点距3(2016济南模拟)如图实11所示是一位同学做“探究动能定理”的实验装置图。图实11 (1)让一重物拉着一条纸带自由下落，通过打点计时器在纸带上打点，然后取纸带的一段进行研究。该同学测定重力做功和物体动能的增加量时，需要用刻度尺测量这一段的_，并计算重物在这一段运动的初速度和末速度。(2)该同学计算了多组动能的变化量ek，画出动能的变化量ek与下落的对应高度h的关系图象，在实验误差允许的范围内，得到的ekh图应是下图中的_图。解析探究动能定理，其表达式为mghmvmv，需要用刻度尺测量这一段的位移或高度，并计算重物在这一段运动的初速度v1和末速度v2，且ek关于h为正比例函数。答案(1)位移或高度(2)c4 (2014天津理综)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图实12所示。图实12(1)若要完成该实验，必需的实验器材有_。(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号)。a避免小车在运动过程中发生抖动b可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰c可以保证小车最终能够实现匀速直线运动d可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：_。(4)(多选)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的_(填字母代号)。a在接通电源的同时释放了小车b小车释放时离打点计时器太近c阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉d钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析(1)计算小车的动能变化需用天平测质量；在计算小车通过的位移、小车的瞬时速度时都需用刻度尺测距离。(2)只有绳与板面平行时，才能保证小车运动中与板面间的压力不变，才能保证小车所受摩擦力不变，才能保证平衡摩擦力后绳的拉力等于小车所受合力，故d正确。(3)要增加纸带上所打下点的数目，只有减小小车运动的加速度。在所挂钩码数目不变的情况下只有增大小车的质量，即在车上增加砝码或钩码。(4)当将钩码重力作为小车所受合力时，需满足几个条件：一是摩擦力被平衡，二是绳与板面平行，此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力，但车加速运动时钩码加速下降，钩码重力大于绳上拉力，则只有当钩码质量远小于小车质量时二者才近似相等，故此情况可能是由c、d原因造成的。答案(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)d(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)cd5 (2016珠海模拟)某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”设计了如下实验，他的操作步骤：(1)按图实13摆好实验装置，其中小车质量m0.20 kg，钩码总质量m0.05 kg。图实13(2)释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f50 hz)，打出一条纸带。(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图实14所示。把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d10.041 m，d20.055 m，d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d60.480 m，他把钩码重力(当地重力加速度g10 m/s2)作为小车所受合力，算出打下0点到打下第5点合力做功w_j(结果保留三位有效数字)，打第5点时小车的动能ek_(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量，算得ek0.125 j。图实14(4)(多选)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大。通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是_。a钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多b没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多c释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小d没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因解析若用钩码的重力作为小车受的合力，则f合mg0.5 n，从0点到打第5点时水平位移xd50.360 m，所以wf合x0.50.360 j0.180 j。打第5点时小车动能ekmv，v5，式中t为5个时间间隔，即t，故ek(d6d4)2。从该同学的实验操作情况来看，造成很大误差的主要原因是把钩码的重力当成了小车的合力，实验前没有平衡摩擦力。故选项a、b正确。c、d两个选项中提到的问题不能对实验结果造成重大影响，故不选c、d。答案(3)0.180(d6d4)2(4)ab6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实15甲所示的装置，图中a为小车，b为打点计时器，c为弹簧测力计，p为小桶(内有砂子)；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，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。图实15(1)该同学在一条比较理想的纸带上，将点迹清楚的某点记为零点，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v2v2v，弹簧测力计的读数为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象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，结合图象可求得小车所受合外力的大小为_n。解析(1)根据动能定理可知fxmv2，所以理论上v2xx，v2x图象为过原点的直线，直线的斜率k。(2)结合图象可知k5 n/kg，所以f1 n。答案(1)(2)17 (2016三门峡模拟)某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了如图实16所示的实验装置。图实16(1)将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查是否调平的方法是_。(2)如图实17所示，游标卡尺测得遮光条的宽度d_cm。实验时，将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸一定的距离，并做好标记，以保证每次拉伸的距离恒定。现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过光电门的时间为t，则滑块最后匀速运动的速度表达式为_(用字母表示)。图实17(3)逐根增加橡皮条，记录每次遮光条经过光电门的时间，并计算出对应的速度。则画出的wv2图象应是_。解析(1)检查导轨是否水平的方法：将滑块轻放在气垫导轨上，看其是否滑动(或将滑块轻放在气垫导轨上，轻推滑块看是否匀速运动)。(2)d5 mm0.05 mm105.50 mm0.550 cm滑块匀速运动的速度v。(3)由动能定理可知，wmv2，故画出的wv2图象应是过坐标原点的一条倾斜直线。答案(1)将滑块轻置于气垫导轨之上，看其是否滑动；或将滑块轻置于气垫导轨之上，轻推滑块看是否匀速运动(其他方法正确同样得分)(2)0.550(3)过坐标原点的一条倾斜直线8某同学验证动能定理的实验装置如图实18所示。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上a点处有一带遮光片的长方形滑块，其总质量为m，实验步骤如下：图实18用游标卡尺测出遮光片的宽度d；安装好实验器材，给气垫导轨接上气源，然后读出拉力传感器的示数，记为f，同时从气垫导轨刻度尺上读出滑块与光电门之间的距离l；剪断细绳，让滑块滑向光电门，并记录滑块通过光电门的时间t；多次改变滑块与光电门之间的距离，记录相应的l与t的值，结果如下表所示：12345l(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104 s2)1.481.952.412.923.39试分析下列问题：(1)用游标卡尺测量遮光片宽度d的测量结果如图实19所示，则d_cm。图实19(2)剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为_。(3)剪断细绳后，在滑块从a运动至b的过程中，合外力对滑块、遮光片组成的系统做的功可表示为w_，动能的增加量可表示为ek_；若动能定理成立，则在本实验中与l的关系式为_。(4)以l为横坐标，为纵坐标，请在图实20所示的坐标系中描点，并作出l图象。根据你所作的图象，本实验_(造填“能”或“不能”)验证动能定理，理由是_。