2014金版教程物理大一轮复习(必修部分)实验5

第五章实验五1.关于“探究动能定理”的实验中，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，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，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各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B错．小车运动中受到阻力，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．如图所示为与小车相连，穿过打点计时器的一条纸带上的点并不都是均匀的，下面说法正确的是()①纸带的左端是与小车相连的②纸带的右端是与小车相连的③利用E、F、G、H、I、J这些点之间的距离来确定小车的速度④利用A、B、C、D这些点之间的距离来确定小车的速度A．①③ B．②④C．①④ D．②③解析：刚开始释放时，与小车相连的一端打出的点应会比较密集，且点的间距逐渐变大，故右端与小车相连；为确定小车速度应选取间距均匀的点，这时橡皮筋已停止对小车作用，故②和④正确，选B.答案：B3．在“探究功与速度变化的关系”的实验中，某同学是用下面的方法和器材进行实验的：放在长木板上的小车由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动，小车拉动固定在它上面的纸带，纸带穿过打点计时器．关于这一实验，下列说法中正确的是()A．长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力B．重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同C．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算D．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算解析：在本题的实验中，由于小车在运动中受到阻力(摩擦力和纸带的阻力)，所以要使长木板适当倾斜，以平衡小车运动过程中受到的阻力，重复实验时，为了使橡皮筋对小车所做的功与它的条数成正比，所以用到橡皮筋的条数虽然不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同，利用纸带上的点计算小车的速度时，由于要计算的是小车脱离橡皮筋后匀速运动的速度，所以应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算，故A、B、D选项是正确的．答案：ABD4．某探究学习小组的同学们欲探究“做功与物体动能变化的关系”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置．(1)该学习小组的同学想用砂和砂桶的重力作为滑块受到的合外力，探究滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系．为了实现这个想法，该小组成员提出了以下实验措施，你认为有效的有________．A．保持砂和砂桶的质量远大于滑块的质量B．保持砂和砂桶的质量远小于滑块的质量C．保持长木板水平D．把长木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力E．调整滑轮的高度使细线与长木板平行(2)如图为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的B、K两点来探究滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系．已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g.在本实验中需要测量的物理量有：砂和砂桶的质量m1、滑块的质量m2，A、C间的距离s1，J、L间的距离s2，B、K间的距离s.本实验探究结果的表达式为________．(用测量物理量相应的字母表示)解析：(1)砂和砂桶的总质量越小，产生的加速度越小，细线拉力越接近砂和砂桶的重力，误差越小，故B正确；由于滑块受到长木板的摩擦力作用，因此要先平衡摩擦力，D正确；为了使细线拉力与滑块运动方向平行，需调整滑轮的高度使细线与长木板平行，E正确．(2)选择B、K之间的过程研究误差较小，对滑块，合外力可视为砂和砂桶的重力，做功为W＝m1gs.B、K两处的速度分别为vB＝eq\f(s1,2T)，vK＝eq\f(s2,2T)，动能变化为eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,K)－eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))2，故探究结果的表达式为m1gs＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))2.答案：(1)BDE(2)m1gs＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))25．为了探究恒力作功时的动能定理，某同学做了如下实验，他让滑块在某一水平面上滑行，利用速度采集器获取其初速度v，并测量出不同初速度的最大滑行距离x，得到下表所示几组数据：数据组123456v/(m·s－1)00.160.190.240.300.49x/m00.0450.0750.1110.1630.442(1)一同学根据表中数据，作出x－v图象如图甲所示．观察该图象，该同学作出如下推理：根据x－v图象大致是一条抛物线，可以猜想，x可能与v2成正比．请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想．(2)根据你所作的图象，你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是________________________________________________________________________．解析：(1)作出x－v2的图线如图所示．(2)由图可以看出，滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2成正比．即：x∝v2.答案：(1)见解析图(2)x∝v26．[2013·杭州模拟]为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”，查资料得知，弹簧的弹性势能Ep＝eq\f(1,2)kx2，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧长度的变化量．某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球(质量m为已知)运动来探究这一问题．为了研究方便，把小球放在水平桌面上做实验，让小球在弹力作用下运动，即只有弹簧弹力做功．该同学设计实验如下：首先进行如图(甲)所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量为d.在此步骤中，目的是要确定物理量________，用m、d、g表示为________．接着进行如图(乙)所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小球在空中运动的水平距离为L.小球的初动能Ek1＝________.小球离开桌面的动能Ek2＝________.弹簧对小球做的功W＝________(用m、x、d、g表示)．对比W和Ek2－Ek1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”．解析：在图(甲)所示的实验中，目的是确定弹簧的劲度系数k，由平衡条件得：mg＝kd，即k＝eq\f(mg,d).在图(乙)所示的实验中，小球的初动能Ek1＝0.又根据小球做平抛运动得：h＝eq\f(1,2)gt2，L＝vt所以Ek2＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m(Leq\r(g/2h))2＝eq\f(mgL2,4h)弹簧对小球做的功等于弹性势能的减少，所以W＝eq\f(1,2)kx2＝eq\f(mgx2,2d).答案：弹簧的劲度系数keq\f(mg,d)0eq\f(mgL2,4h)eq\f(mgx2,2d)7．物体沿斜面下滑时动能可能发生变化．某实验小组为了探究滑块由静止开始沿斜面匀加速下滑过程中动能变化与哪些因素有关，利用如图所示的斜面和滑块A做实验，进行了相应的探究．(1)请说出实验中可能影响滑块A动能变化的两个因素：____________________.(2)请设计一实验方案，能直观地反映滑块A滑至斜面底端N处动能大小的不同；例如，方案甲：在斜面底端N处水平放置一平板，使连接处足够平滑，然后在N处放另一质量较小的滑块B，滑块A滑至N处的动能越大，则滑块B被碰后在平面上滑行得越远．你设计的方案乙：________________________(3)该实验小组利用上述“方案甲”进行实验，并用速度传感器和刻度尺分别测得滑块B在N处被碰后的初速度vN的大小与滑行距离x大小对应关系的四组数据，见下表．请在图中用图象法求出滑块B与水平面之间的动摩擦因数μ.B滑行距离x/mB在N点速度vN/(m·s－1)0.180.610.320.800.501.010.711.20解析：(1)影响滑块A在下滑过程中动能变化的两个因素．例如：斜面的粗糙程度(或动摩擦因数；或摩擦力)、斜面的倾角大小(或高度)．(2)观察滑块A在与斜面平滑连接的水平面上滑行，位移越大，动能越大．或滑块A平抛落地水平位移越大，动能越大．或沿平滑连接的斜面、弧形面上滑高度越高，说明动能越大．或观察滑块A从斜面上不同位置滑到N位置时，与会发生明显形变的障碍物(如海绵、沙子、弹簧、橡皮