(广东专用)2018年高考物理一轮复习第6章机械能微专题32实验：研究动能定理试题粤教版

PAGEPAGE2内部文件，版权追溯内部文件，版权追溯内部文件，版权追溯32实验：研究动能定理[方法点拨]实验需要测量合外力的功，要注意是否要平衡摩擦力．1．如图1甲所示，为验证动能定理的实验装置，较长的小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定两个完全相同的遮光条A、B，小车、传感器及遮光条的总质量为M，小车放在安装有定滑轮和光电门的光滑轨道D上，光电门可记录遮光条A、B通过它时的挡光时间．用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行(滑轮质量、摩擦不计)．图1(1)用螺旋测微器测遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________mm.(2)实验过程中________________满足M远大于m(填“需要”或“不需要”)．(3)实验主要步骤如下：①测量小车、传感器及遮光条的总质量M，测量两遮光条的距离L，按图甲正确连接器材．②由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数F及遮光条A、B经过光电门的挡光时间tA和tB，则验证动能定理的表达式为________________(用字母M、F、L、d、tA、tB表示)．2．为验证动能定理，某同学设计了如下实验．将一长直板一端垫起，另一端侧面装一速度传感器，让小滑块由静止从木板h高处(从传感器所在平面算起)自由滑下至速度传感器时，读出滑块经此处时的速度v，如图2所示．多次改变滑块的下滑高度h(斜面的倾角不变)，对应的速度值记录在表中：图2下滑高度h/m0.100.200.300.400.50速度v/m·s－10.6330.8951.1001.2651.414要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立，该同学建立了以h为纵轴的坐标系，你认为坐标系的横轴应该是________，本实验是否需要平衡摩擦力________(填“是”或“否”)．3．某学习小组利用如图3所示的实验装置探究合外力与速度的关系．一端带有定滑轮的长木答案精析1．(1)0.400(0.399～0.401均给分)(2)不需要(3)FL＝eq\f(Md2,2)(eq\f(1,t\o\al(2,B))－eq\f(1,t\o\al(2,A)))解析(1)根据螺旋测微器的读数规则，遮光条的宽度d＝0.400mm.(2)由于实验中小车受到的力由力传感器测出，所以不需要满足M远大于m.(3)遮光条通过光电门时的速度用遮光条的宽度除以相应的挡光时间得出，即vA＝eq\f(d,tA)，vB＝eq\f(d,tB).由动能定理，可得FL＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)＝eq\f(1,2)M(eq\f(d,tB))2－eq\f(1,2)M(eq\f(d,tA))2＝eq\f(Md2,2)(eq\f(1,t\o\al(2,B))－eq\f(1,t\o\al(2,A)))，即验证动能定理的表达式为FL＝eq\f(Md2,2)(eq\f(1,t\o\al(2,B))－eq\f(1,t\o\al(2,A)))．2．v2否解析设木板与水平桌面间的夹角为θ，滑块与木板间的动摩擦因数为μ.由动能定理得mgh－μmgcosθ×eq\f(h,sinθ)＝eq\f(1,2)mv2，整理得：h＝eq\f(1,2g1－\f(μ,tanθ))v2.故h与v2成正比,应以v2为横轴.本实验是滑块重力的分力与摩擦力的合力充当合外力使滑块加速即可,因此不需要平衡摩擦力.3．(1)不需要(2)B(3)能解析(1)实验中钩码的质量不需要远小于滑块的质量，因为滑块所受的拉力可由弹簧测力计直接测出．(2)由Fs－μmgs＝eq\f(1,2)mv2－0可得v2＝eq\f(2s,m)F－2μgs，当m、s、μ一定时，v2与F为线性关系，且v＝0时F＞0，B正确．(3)由v2－F图象读出横轴截距b，则b＝μmg，得μ＝eq\f(b,mg).4．(1)0.525(3)砝码盘中砝码的质量m(5)(m＋m0)gseq\f(1,2)M(eq\f(d,ΔtB))2－eq\f(1,2)M(eq\f(d,ΔtA))2(7)B解析(1)游标卡尺读数＝5mm＋5×0.05mm＝5.25mm＝0.525cm.(3)在实验步骤(2)中，平衡了摩擦力，所以砝码和砝码盘的总重力大小可视为拉力，因此要记住砝码盘中砝码的质量m.(5)小车经过两个光电门的速度分别为：eq\f(d,ΔtA)、eq\f(d,ΔtB)，所以动能的变化量为eq\f(1,2)M(eq\f(d,ΔtB))2－eq\f(1,2