【优化探究】2022届高三物理一轮复习知能检测：5-5-1探究动能定理-

[命题报告·老师用书独具]学问点题号试验留意事项1、4试验器材和原理2、3试验数据的处理和误差分析5、7试验创新设计61.关于探究动能定理的试验中，若接受如图所示的装置，下列叙述正确的是()A．每次试验必需设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次试验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持全都C．放小车的长木板应当尽量使其水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：本试验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后每次试验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，A错；每次试验橡皮筋拉伸的长度必需保持全都，只有这样才能保证以后每次试验时，橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否则，功的数值难以测定，B错；小车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜到确定程度以平衡摩擦力，才能减小误差，C错；试验时，应当先接通电源，让打点计时器开头工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确．答案：D2．某爱好小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的试验前，提出以下几种猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝eq\r(v)….他们的试验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度)．在刚开头试验时，有位同学提出，不需要测出物体质量，只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了，大家经过争辩接受了该同学的建议．(1)本试验中不需要测量物体质量的理由是什么？(2)让物体分别从不同高度无初速度释放，测出物体从初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4…，读出物体每次通过速度传感器Q的速度v1、v2、v3、v4…，并绘制了如图乙所示的L­v图象．依据绘制出的L­v图象，若为了更直观地看出L和v的变化关系，他们下一步应当作出()A．L­v2图象 B．L­eq\r(v)图象C．L­eq\f(1,v)图象 D．L­eq\f(1,\r(v))图象解析：(1)由于W＝ΔEk，而W＝mg(sinθ－μcosθ)L，ΔEk＝eq\f(1,2)mv2，等式两边都有m，所以探究W与v的关系可以不用测量质量m.(2)由于题图乙是关于“L­v”的图象，该图象为曲线，不便于直观地看出L和v的变化关系．所以，下一步应作出L­v2的图象，应选A.答案：(1)见解析(2)A3．利用如图所示装置探究动能定理，在固定斜面上有一质量为1kg的物块，后面固定一条穿过打点计时器的纸带，先接通电源，待打点稳定后，让物块从静止开头沿斜面匀加速下滑，得到一条如下图所示的纸带．O点为打出的第一个点，A、B、C、D、E、F、G是计数点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，各点间距如图所示，依据相关数据进行下列处理．(打点计时器的打点频率为50Hz，g＝10m/s2)(1)通过传感器测得物块所受的合力是3.0N，试完成下表：从O点到各点过程合力所做的功W/J各点的动能Ek/JOB0.8838B0.8845OC1.3275C1.3276ODD1.8634OE2.4858E2.4865OF3.1998F(2)依据(1)表中的数据，试验结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)在OD段的功为W＝F·eq\x\to(OD)＝3.0×(17.65＋11.81＋14.79＋17.80)×10－2J＝1.8615J在F处的速度为：vF＝eq\f(\x\to(EF)＋\x\to(FG),2T)＝eq\f(23.80＋26.79×10－2,2×0.1)m/s＝2.5295m/s所以动能EkF＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F)＝3.1992J(2)在误差允许的范围内，合力做的功等于物块动能的变化量．答案：(1)1.86153.1992(2)见解析4．某试验小组用如图1所示的试验装置和试验器材做“探究动能定理”试验，在试验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合力．(1)为了保证明验结果的误差尽量小，在试验操作中，下面做法必要的是________．A．试验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B．试验操作时要先放小车，后接通电源C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个争辩点离得越近越好D．在试验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)除试验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有________．(3)如图2为试验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究“动能定理”．已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g.图中已经标明白要测量的物理量，另外，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(2)本题的试验原理是验证用砂桶做的功等于小车动能的增加量，所以要测砂桶和砂、小车的质量，还要测纸带上各点的距离来求速度，所以所需的器材还应有天平和刻度尺．(3)在A点的速度为v1＝eq\f(x1,4T)，在B点：v2＝eq\f(x2,4T)所以动能变化量ΔEk＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＝eq\f(Mx\o\al(2,2)－x\o\al(2,1),32T2)而砂桶和砂做的功为：WG＝mgx要探究动能定理的表达式为：mgx＝eq\f(Mx\o\al(2,2)－x\o\al(2,1),32T2)答案：(1)AD(2)刻度尺、天平(3)mgx＝eq\f(Mx\o\al(2,2)－x\o\al(2,1),32T2)5．(2022年六安模拟)某学习小组在“探究功与速度变化关系”的试验中接受了如图1所示的试验装置．(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2所示，游标卡尺测得遮光条的宽度Δd＝________________cm.试验时，将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸确定的距离，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Δt，则滑块最终匀速运动的速度表达式为________(用字母表示)．(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)Δd＝5mm＋0.05mm×10＝5.50mm＝0.550cm滑块匀速运动的速度v＝eq\f(Δd,Δt).(3)由动能定理可知，W＝eq\f(1,2)mv2，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(其他方法合理也可)(2)0.550eq\f(Δd,Δt)(3)过坐标原点的一条倾斜直线6．(2022年黄山模拟)某试验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功．装置如图甲，一木块放在粗糙的水平长木板上，右侧拴有一细线，跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接，木块左侧与穿过打点计时器的纸带相连，长木板固定在水平试验台上．试验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块连续向右做匀减速运动，如图乙给出了重物落地后打点计时器打出的纸带，纸带上的小黑点是计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．打点计时器所用沟通电频率为50Hz，不计纸带与木块间的拉力．(1)可以推断纸带的________(填“左端”或“右端”)与木块连接．依据纸带供应的数据计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度vA＝________m/s，vB＝________m/s.(结果保留两位有效数字)(2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB，还需要的试验器材是________，还应测量的物理量是________．(填入所选试验器材和物理量前的字母)A．木板的长度lB．木块的质量m1C．木板的质量m2D．重物的质量m3E．木块运动的时间tF．AB段的距离xABG．天平H．秒表I．弹簧测力计(3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式WAB＝________.[用vA、vB和第(2)问中测得的物理量的字母表示]解析：重物落地后，木块做匀减速运动，故纸带的右端与木块相连．由vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)，得vA＝eq\f(6.84＋7.48×10－2,2×0.1)m/s＝0.72m/svB＝eq\f(9.41＋10.06×10－2,2×0.1)m/s＝0.97m/s.由动能定理可知，WAB＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,B)，要测在AB段木板对木块的摩擦力做的功WAB，只要用天平测出木块的质量m1即可．答案：(1)右端0.720.97(2)GB(3)eq\f(1,2)m1(veq\o\al(2,A)－veq\o\al(2,B))7．某同学利用打点计时器、已知质量为m的滑块、可调整高度的斜面、直尺等仪器进行“探究动能定理”的试验，如右图所示，他首先将打点计时器固定在斜面的上端，并将滑块与纸带相连，让纸带穿过打点计时器，接通低压沟通电源(已知其频率为f)后释放滑块，打点计时器在纸带上打下一系列记数点．回答下列问题：(用已知字母表示)(1)写出影响滑块动能变化的主要因素________________________________________________________________________．(2)该试验探究中为了求合力，应先求出滑块与斜面的动摩擦因数．该同学通过多次调整斜面的高度，得到一条打点间距均匀的纸带，如图甲所示，此时相对应的斜面长为L、斜面高为h.由此可求出滑块与斜面的动摩擦因数为μ＝________.(3)保持斜面长度不变，上升斜面高度到H(H＞h)，该同学在试验中得到一条打点清楚的纸带，如图乙所示，用直尺测出x1、x2、x3，对A、B两点争辩：此时滑块在A、B两点的速度大小为：vA＝________，vB＝________.(4)假如该同学在记录数据时各物理量的单位分别是：L、H、x1、x2、x3单位为cm，质量m单位是kg，频率f单位为Hz，重力加速度g单位为m/s2，对AB段进行争辩，在试验允许的误差范围内，该同学依据记录的数据直接计算合力对滑块所做的功为W，滑块动能的转变量为ΔEk，结果发觉两者的差别很大，其缘由是________________．写出该同学计算出的数值W与ΔEk之间正确关系的表达式________．解析：(1)由滑块在斜面上运动可知，影响滑块动能变化的是合力的功，即重力做功和摩擦力做功之和．(2)由题图甲可知滑块在斜面上做匀速直线运动，则有：mgsinθ＝μmgcosθ(θ为斜面的倾角)，可得μ＝tanθ＝eq\f(h,\r(L2－h2)).(3)由运动学公式得A点的瞬