高三物理一輪復習跟蹤演練強化提升實驗五探究動能定理

PAGE4-實驗五探究動能定理跟蹤演練·強化提升【基礎題組】1.(2017·廊坊模擬)某同學做探究合力做的功和物體速度變化的關系的實驗裝置如圖甲所示,小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行。用1條橡皮筋時對小車做的功記為W,當用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時,每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致。實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出。(1)木板水平放置,小車在橡皮筋作用下運動,當小車速度最大時,關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置,下列說法正確的是__________。A.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)B.橡皮筋恰好恢復原長C.小車緊靠著打點計時器D.小車已超過兩個鐵釘的連線(2)如圖乙所示是某次操作正確的情況下,在頻率為50Hz的電源下打點計時器記錄的一條紙帶,為了測量小車獲得的速度,應選用紙帶的________(選填“A～F”或“F～I”)部分進行測量,速度大小為________m/s。(3)通過該實驗的正確操作和正確處理數據,應該得出合力做的功W和物體速度v變化的關系是____________(用本問中的字母表達)?！窘馕觥?1)平衡摩擦力后,橡皮筋的拉力等于小車受到的合力,橡皮筋做功完畢,小車的速度最大。若不進行平衡摩擦力操作,則當橡皮筋的拉力等于摩擦力時,速度最大,本題中木板水平放置,顯然沒有進行平衡摩擦力的操作,因此當小車的速度最大時,橡皮筋仍處于伸長狀態(tài),故B、C、D錯誤,A正確。(2)小車在橡皮筋的作用下做加速運動,橡皮筋做功完畢,則速度達到最大,此后做勻速運動,因此勻速時的速度,即為該過程中的最大速度,故為了測量小車獲得的速度,應選用紙帶點距均勻的部分進行測量,即F～I,所以速度為v=0.0152(3)由動能定理可知,合力做的功應等于物體動能的變化量,所以W與v2成正比,即W∝v2。答案:(1)A(2)F～I0.76(3)W∝v22.(2017·鄭州模擬)某探究學習小組的同學欲驗證“動能定理”,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶、滑塊、細沙。當滑塊連接上紙帶,用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時,釋放小桶,滑塊處于靜止狀態(tài)。若你是小組中的一位成員,要完成該項實驗,則:(1)你認為還需要的實驗器材有____________。(2)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質量應滿足的實驗條件是__________________________,實驗時首先要做的步驟是

__________________________________________________。(3)在(2)的基礎上,某同學用天平稱量滑塊的質量M,往沙桶中裝入適量的細沙,用天平稱出此時沙和沙桶的總質量m,讓沙桶帶動滑塊加速運動,用打點計時器記錄其運動情況,在打點計時器打出的紙帶上取兩點,測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2(v1<v2)。則本實驗最終要驗證的數學表達式為____________________(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)?！窘馕觥?1)實驗要驗證動能增加量和總功是否相等,故需要求出總功和動能,故還要天平和刻度尺。(2)沙和沙桶加速下滑,其對細線的拉力小于重力,設拉力為FT,根據牛頓第二定律得,對沙和沙桶mg-FT=ma,對滑塊FT=Ma,解得FT=MmgM+m,故當m?M時,有FT(3)合力做的功為mgL,實驗探究合力做的功與動能變化的關系,所以本實驗最終要驗證的數學表達式為mgL=12M(v22答案:(1)刻度尺、天平(2)沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量平衡摩擦力(3)mgL=12M(v223.(2017·漯河模擬)某學習小組利用如圖甲所示的裝置驗證動能定理。導學號42722125(1)將氣墊導軌調至水平,安裝好實驗器材,從圖乙中讀出兩光電門中心之間的距離s=______cm。合適的點計算小車速度。在保證所掛鉤碼數目不變的條件下,請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法:

______________________。(4)他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功,經多次實驗發(fā)現拉力做功總是要比小車動能增量大一些。這一情況可能是下列哪些原因造成的________(填字母代號)。A.在接通電源的同時釋放了小車B.小車釋放時離打點計時器太近C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D.鉤碼做勻加速運動,鉤碼重力大于細繩拉力【解析】(1)要定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關系,也就是驗證mgx=12Mv2(2)分析小車受力可知,在平衡摩擦力的基礎上,使細繩與木板平行是為了讓細繩的拉力充當小車所受合外力,故D正確。(3)紙帶上打出的點少,說明小車的加速度過大,故可以增加小車質量(在小車上加上適量的砝碼)。(4)在此實驗中,根據牛頓第二定律可知,鉤碼的重力大于細繩的拉力,而實驗中用重力代替拉力會導致拉力做功大于小車動能增量;如果實驗未平衡摩擦力也會導致拉力做功大于動能增量,故選項C、D正確。答案:(1)刻度尺和天平(包括砝碼)(2)D(3)在小車中增加適量砝碼(4)C、D6.(2017·黃山模擬)某實驗小組為了探究“功與動能變化的關系”,利用如圖所示的裝置,在豎直墻上的A點安裝一個拉力傳感器,用不可伸長的柔軟輕繩一端與質量為1.00kg的小球C連接,另一端繞過定滑輪B(可以忽略滑輪大小)與傳感器連接,定滑輪B與A點等高,BD為水平參考線,測出BC間繩長L=0.80m。實驗中,使繩始終處于繃直狀態(tài),將小球從距離BD線高h處由靜止開始釋放,從拉力傳感器記錄的拉力變化圖線中讀出拉力的最大值為F。改變h的值,記錄下相應的最大拉力F,取H=L-h,g取9.80m/s2,實驗中得到的部分數據如表所示。h/m0.100.200.300.40…H/m0.700.600.500.40…F/N26.8824.4522.0019.56…(1)當H=0.60m時,小球的最大動能為________J,此過程中外力做功為________J。(2)實驗結論是____________________________________________。(3)根據實驗結論,推導出F與H之間的關系為______________________________________?！窘馕觥?1)根據實驗中得到的數據可知,H=0.60m,F=24.45N,小球運動到最低點時,動能最大,在最低點根據牛頓第二定律得F-mg=mv2L,Ek=12mv2,解得Ek=5.86