高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 實(shí)驗(yàn)四 探究動(dòng)能定理講義（含解析）-人教版高三物理試題

探究動(dòng)能定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．探究外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系。2．通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)器材小車(前面帶小鉤)、100～200g砝碼、長(zhǎng)木板及兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)鐵釘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(若使用電火花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源)、5～6條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺。突破點(diǎn)(一)實(shí)驗(yàn)原理與操作[例1]某實(shí)驗(yàn)小組用如“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置“探究功與物體速度變化的關(guān)系”。(1)為平衡小車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力，應(yīng)該采用下面所述方法中的______(填入選項(xiàng)前的字母代號(hào))。A．逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，讓小車能夠自由下滑B．逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，讓小車在橡皮筋作用下開始運(yùn)動(dòng)C．逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，給小車一初速度，讓其拖著紙帶勻速下滑D．逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，讓拖著紙帶的小車自由下滑(2)如圖所示是該實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)過程中打出的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接的電源的頻率為50Hz，則橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車的速度為________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。[答案](1)C(2)1.39(1.38～1.40均正確)[由題引知·要點(diǎn)謹(jǐn)記]1.實(shí)驗(yàn)原理的理解[對(duì)應(yīng)第1題]1為使橡皮筋的拉力所做的功為合外力對(duì)小車所做的功，必須平衡小車的摩擦力。2利用小車拖著紙帶，小車勻速運(yùn)動(dòng)則摩擦力才算被平衡，此操作一是可通過紙帶觀察小車是否勻速，二是可同時(shí)平衡紙帶運(yùn)動(dòng)所受的阻力。2.利用紙帶確定小車的末速度[對(duì)應(yīng)第2題]1橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車已勻速，故應(yīng)利用紙帶上間距相等的部分計(jì)算小車速度。2利用v＝eq\f(x,t)計(jì)算小車的速度，為減小測(cè)量誤差，所選的范圍應(yīng)盡量長(zhǎng)些，如本題可選BE段。3注意刻度尺的精度、估讀及單位，注意對(duì)結(jié)果有效數(shù)字的要求。[集訓(xùn)沖關(guān)]1．(2019·如皋調(diào)研)利用“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置進(jìn)行“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，主要過程如下：A．設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、…；B．分析紙帶，求出橡皮筋做功使小車獲得的速度v1、v2、v3、…；C．作出W-v圖像；D．分析W-v圖像，如果W-v圖像是一條直線，表明W∝v；如果不是直線，可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝eq\r(v)等關(guān)系。(1)實(shí)驗(yàn)中得到的一條如圖所示的紙帶，求小車獲得的速度應(yīng)選________(選填“AB”或“CD”)段來計(jì)算。(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的有________。A．通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加B．通過改變小車質(zhì)量可以改變橡皮筋對(duì)小車做的功C．每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必需保持一致D．先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出(3)在該實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，紙帶足夠長(zhǎng)，點(diǎn)跡清晰的紙帶上并沒有出現(xiàn)一段等間距的點(diǎn)，造成這種情況的原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________。(寫出一條即可)解析：(1)由題圖知：在AB之間，由于相鄰計(jì)數(shù)間的距離不斷增大，而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，所以小車做加速運(yùn)動(dòng)。在CD之間相鄰計(jì)數(shù)間距相等，說明小車做勻速運(yùn)動(dòng)。小車離開橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)選用CD段紙帶來計(jì)算小車的速度v。(2)該實(shí)驗(yàn)中利用相同橡皮筋形變量相同時(shí)對(duì)小車做功相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加，故A正確，B錯(cuò)誤；為保證每根橡皮筋對(duì)小車做功一樣多，每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必需保持一致，故C正確；在中學(xué)階段，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量時(shí)間時(shí)，為有效利用紙帶，總是先接通電源后釋放紙帶，故D正確。(3)在該實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，紙帶足夠長(zhǎng)，點(diǎn)跡清晰的紙帶上并沒有出現(xiàn)一段等間距的點(diǎn)，造成這種情況的原因可能是沒有平衡摩擦力或木板的傾角過大或過小。答案：(1)CD(2)ACD(3)沒有平衡摩擦力或木板的傾角過大或過小2．(2019·啟東月考)探究力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系。(1)按“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平衡__________，確定方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做__________運(yùn)動(dòng)。(2)當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W0。當(dāng)用4條、6條、8條、…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次、…實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W0、3W0、4W0、…，每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為4～6VB．實(shí)驗(yàn)中使用的若干條橡皮筋的原長(zhǎng)可以不相等C．每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出D．利用每次測(cè)出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm、…的圖像，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系(3)如圖給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測(cè)量小車最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為OA＝5.65cm，OB＝7.12cm，OC＝8.78cm，OD＝10.44cm，OE＝12.10cm。已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm＝________m/s。解析：(1)按圖示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平衡摩擦力，確定方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)。(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須使用交流電源供電，電壓為4～6V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中使用的若干條橡皮筋必須要相同，包括原長(zhǎng)必須要相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出，選項(xiàng)C正確；利用每次測(cè)出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm、…的圖像，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系，選項(xiàng)D正確。(3)紙帶從C到E部分點(diǎn)跡均勻，則由此求得小車的最大速度為：vm＝eq\f(0.1210－0.1044,0.02)m/s＝0.83m/s。答案：(1)摩擦力勻速(2)CD(3)0.83突破點(diǎn)(二)數(shù)據(jù)處理與誤差分析[例2]如“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形。橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)把2條、3條、…、n條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、…、n次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出點(diǎn)的紙帶測(cè)出。(1)除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有________________________________________________________________________；(2)平衡摩擦后，每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________部分進(jìn)行測(cè)量；(3)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請(qǐng)將第2次、第3次、…、n次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置，并計(jì)算vn及vn2，填入下表：橡皮筋做的功10個(gè)間距的距離x(m)10個(gè)間距的時(shí)間T(s)小車獲得的速度vn(m/s)小車速度的平方vn2(m2/s2)第1次W0.2000.2第2次0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2(4)從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn∝________，請(qǐng)你根據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖像驗(yàn)證理論的正確性。[答案](1)學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙，刻度尺(2)點(diǎn)距均勻(3)如下表(4)vn2如圖所示功vnvn2第1次W1.01.00第2次2W1.401.96第3次3W1.502.25第4次4W2.004.00第5次5W2.255.06[由題引知·要點(diǎn)謹(jǐn)記]1.實(shí)驗(yàn)器材的選用[對(duì)應(yīng)第(1)題]應(yīng)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打紙帶的實(shí)驗(yàn)時(shí)，與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相關(guān)的器材，如：學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶必須有，處理紙帶時(shí)，為測(cè)量計(jì)時(shí)點(diǎn)間距，還應(yīng)有刻度尺。eq\a\vs4\al(2.數(shù)據(jù)處理的方法[對(duì)應(yīng)第23題],1紙帶上點(diǎn)間距相等部分對(duì)應(yīng)橡皮筋松弛后小車獲得的末速度。,2因完全相同的橡皮筋，拉伸相同的長(zhǎng)度，故橡皮筋對(duì)小車做的總功與橡皮筋條數(shù)成正比。)3．利用圖像探究物理量間的關(guān)系[對(duì)應(yīng)第(4)題](1)利用圖像探究物理量間的關(guān)系時(shí)，首先確定橫、縱坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的物理量及單位。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定橫、縱坐標(biāo)軸的標(biāo)度。(3)認(rèn)真描繪各坐標(biāo)點(diǎn)。(4)連線時(shí)要注意連線原則，偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)要舍去。[集訓(xùn)沖關(guān)]3．(2018·無錫期末)利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。(1)為了消除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和木板對(duì)小車阻力的影響，需要平衡阻力。關(guān)于該操作環(huán)節(jié)，下列四種裝置圖中正確的是________。(2)甲小組同學(xué)正確平衡了摩擦力，選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，取砝碼和盤的總重力值作為繩子的拉力值，按正確操作得到圖示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到靜止釋放的起始點(diǎn)O的距離分別為sA、sB、sC，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為f，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，從O到B的運(yùn)動(dòng)過程中，拉力對(duì)小車做功W＝________，小車動(dòng)能變化量ΔEk＝__________。(3)乙小組同學(xué)也正確平衡了摩擦力，但并未保證選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M。在處理數(shù)據(jù)時(shí)，他們也取砝碼和盤的總重力值作為繩子的拉力值，并采用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量靜止釋放的起始點(diǎn)O到每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，并計(jì)算出每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的小車速度v以及從O點(diǎn)到該計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的過程中繩子拉力所做的功W。他們作出的圖線為________。解析：(1)平衡摩擦?xí)r應(yīng)不掛鉤碼，原理是讓重力沿斜面向下的分力等于滑動(dòng)摩擦力，故B正確。(2)拉力做功等于重力勢(shì)能的減少量，即mgsB，小車動(dòng)能變化量ΔEk＝eq\f(1,2)MvB2＝eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(sC－sA,2T)))2＝eq\f(Mf2sC－sA2,8)。(3)由于已經(jīng)平衡摩擦，所以拉力做功等于動(dòng)能的增量，即圖線應(yīng)該為一條過原點(diǎn)的直線，故B正確。答案：(1)B(2)mgsBeq\f(Mf2sC－sA2,8)(3)B4．(2018·淮安期中)用圖甲所示裝置探究做功與物體速度變化的關(guān)系，A、B是固定在長(zhǎng)直木板上的兩個(gè)鐵釘。實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車在橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行，通過改變橡皮筋的條數(shù)改變做功的多少，再根據(jù)紙帶上的打點(diǎn)確定小車對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)的速度，進(jìn)而探究做功與物體速度變化的關(guān)系。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的下列說法中，正確的有________。A．需要測(cè)出小車的質(zhì)量mB．需要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)C．需要測(cè)出每根橡皮筋對(duì)小車所做的功WD．改變橡皮筋條數(shù)時(shí)小車必須從同一位置由靜止釋放(2)實(shí)驗(yàn)中得到一根紙帶如圖乙所示，1、2、3……是按時(shí)間先后順序標(biāo)出的計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫出)，造成5～9各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距不相等的原因可能是________________________________________________。由圖乙所示的紙帶可知，該小車達(dá)到最大速度時(shí)，橡皮筋的伸長(zhǎng)量________(選填“大于零”或“等于零”)。(3)該小組用新、舊兩組橡皮筋分別做實(shí)驗(yàn)，正確實(shí)驗(yàn)操作得到橡皮筋的條數(shù)n與小車對(duì)應(yīng)速度v的多組數(shù)據(jù)，作出v2-n的圖像如圖丙中的C、D所示，則用新橡皮筋得出的圖像是____(選填“C”或“D”)，根據(jù)該圖像可以得出的結(jié)論是________________________________________________________________________。解析：(1)此實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是W＝eq\f(1,2)mv2，即W∝v2，則此實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出小車的質(zhì)量m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；為了保證每條橡皮筋對(duì)小車做功都一致，則實(shí)驗(yàn)中需要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)B正確；實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出每根橡皮筋對(duì)小車所做的功W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；改變橡皮筋條數(shù)時(shí)小車必須從同一位置由靜止釋放，選項(xiàng)D正確。(2)實(shí)驗(yàn)中若平衡了摩擦力，則小車在橡皮筋的作用下先加速運(yùn)動(dòng)，脫離橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng)，則造成5～9各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距逐漸減小的原因可能是沒有平衡摩擦或是沒有完全平衡摩擦；由題圖乙所示的紙帶可知，由于沒有平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦，該小車達(dá)到最大速度時(shí)，加速度為零，此時(shí)橡皮筋仍有彈力，即伸長(zhǎng)量不為零。(3)舊橡皮筋的彈力小于新橡皮筋的，則用同樣數(shù)量的新舊橡皮筋做實(shí)驗(yàn)時(shí)，新橡皮筋使小車得到的速度較大，由圖像可知用新橡皮筋得出的圖像是C，根據(jù)該圖像可以得出的結(jié)論是：v2與n成正比(或v2與橡皮筋對(duì)小車所做的功成正比)。答案：(1)BD(2)沒有平衡摩擦或是沒有完全平衡摩擦大于零(3)Cv2與n成正比(或v2與橡皮筋對(duì)小車所做的功成正比)5．(2017·江蘇高考)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M＝200.0g，鉤碼的質(zhì)量為m＝10.0g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電。(1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到________________。(2)掛上鉤碼，按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖2所示。選擇某一點(diǎn)為O，依次每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Δx，記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v，其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1＝________m/s。(3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g＝9.80m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力對(duì)小車做的功W。利用Ek＝eq\f(1,2)Mv2算出小車動(dòng)能，并求出動(dòng)能的變化量ΔEk。計(jì)算結(jié)果見下表。W/×10－3J2.452.923.353.814.26ΔEk/×10－3J2.312.733.123.614.00請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出ΔEk-W圖像。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ΔEk總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F＝________N。解析：(1)掛鉤碼前，調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，表明此時(shí)已消除了摩擦力的影響。(2)打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1＝eq\f(2.06＋2.50×10－2,0.2)m/s＝0.228m/s。(3)根據(jù)題表格中的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)作圖，如圖所示：(4)由于W＝mgΔx，ΔEk＝FΔx，則有F＝eq\f(ΔEk,W)mg＝eq\f(4.24－2.00,4.50－2.14)×0.01×9.8N≈0.093N。答案：(1)小車做勻速運(yùn)動(dòng)(2)0.228(3)見解析圖(4)0.093突破點(diǎn)(三)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新[例3]某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。(1)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，安裝好實(shí)驗(yàn)器材，從圖中讀出兩光電門中心之間的距離x＝________cm；(2)測(cè)量擋光條的寬度d，記錄擋光條通過光電門1和2所用的時(shí)間Δt1和Δt2，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F，為了完成實(shí)驗(yàn)，還需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是________________________；(3)該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？________(填“是”或“否”)。[答案](1)50.00(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M(3)否[由題引知·要點(diǎn)謹(jǐn)記]eq\a\vs4\al(1.實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新[對(duì)應(yīng)題干部分],1利用氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板，實(shí)驗(yàn)中不必再平衡滑塊的摩擦力。,2利用光電門測(cè)量滑塊運(yùn)動(dòng)的速度更準(zhǔn)確。,3利用力傳感器測(cè)量細(xì)繩的拉力更方便。)2.實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新[對(duì)應(yīng)第2、3題]1實(shí)驗(yàn)研究滑塊通過兩光電門之間的過程中合外力做功與動(dòng)能改變量的關(guān)系，研究對(duì)象為滑塊、擋光條和拉力傳感器整體。2因用拉力傳感器直接測(cè)細(xì)繩拉力大小，故不必滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。[集訓(xùn)沖關(guān)]6.(2018·南京模擬)如圖所示，某研究性學(xué)習(xí)小組為探究“物體的動(dòng)能與速度關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：平直軌道B固定在水平桌面上。彈射裝置A固定于軌道上，小球被勁度系數(shù)較大的壓縮彈簧彈出后從軌道端點(diǎn)O滑出做平拋運(yùn)動(dòng)落到地面。已知彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep＝eq\f(1,2)kx2，式中的k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量。(1)為減少實(shí)驗(yàn)誤差，彈射裝置距離軌道端點(diǎn)O應(yīng)該______(選填“近些”或“遠(yuǎn)些”)。(2)要探究動(dòng)能與速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中是否一定要測(cè)量桌面的高度，________(選填“是”或“否”)。(3)在實(shí)驗(yàn)過程中改變彈簧的壓縮量x，并測(cè)出與其對(duì)應(yīng)的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移s。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：次數(shù)12345x(cm)1.02.03.04.05.0s(m)0.320.650.951.081.60在坐標(biāo)紙中根據(jù)已描出的點(diǎn)作出合理的圖線。(4)根據(jù)(3)中所作出的圖像，可以得出動(dòng)能Ek與速度v的關(guān)系：________。請(qǐng)簡(jiǎn)要說明理由：____________________________________________________________________。解析：(1)為減少實(shí)驗(yàn)誤差，彈射裝置距離軌道端點(diǎn)O應(yīng)該近些，以減小小球與桌面的摩擦力做的功。(2)小球從桌面上滑出做平拋運(yùn)動(dòng)，故平拋的速度與射程s成正比，故要探究動(dòng)能與速度的關(guān)系，只需研究動(dòng)能和射程s的關(guān)系即可，故實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量桌面的高度。(3)圖像如圖：(4)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，彈簧的彈性勢(shì)能等于物體的動(dòng)能，則Ek＝Ep＝eq\f(1,2)kx2，而x與s成正比，x與速度v成正比，則Ek∝v2。答案：(1)近些(2)否(3)見解析圖(4)Ek＝kv2或Ek∝v2理由見解析7．(2019·興化模擬)如圖甲所示，氣墊導(dǎo)軌上質(zhì)量為M的滑塊通過輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑動(dòng)滑輪與拉力傳感器相連，動(dòng)滑輪下懸掛質(zhì)量為m的鉤碼，滑塊上遮光條寬度為d。實(shí)驗(yàn)時(shí)細(xì)繩對(duì)滑塊的拉力F由拉力傳感器讀出。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度，如圖乙所示，其讀數(shù)為________cm。(2)某同學(xué)在做“探究繩子拉力對(duì)滑塊做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄滑塊的初位置與光電門的距離L及遮光條通過光電門的時(shí)間Δt，測(cè)得多組L和Δt值。應(yīng)用圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了獲得線性圖像應(yīng)作________圖像(選填“L-eq\f(1,Δt)”“L-eq\f(1,Δt2)”或“L-(Δt)2”)，該圖像的斜率k＝________。(3)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：繩子拉力F做的功總大于滑塊動(dòng)能的變化量。若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確，出現(xiàn)該情況的可能原因是________。A．鉤碼質(zhì)量m未遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量MB．滑塊運(yùn)動(dòng)過程中克服阻力做功C．氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)節(jié)水平D．沒有考慮動(dòng)滑輪的質(zhì)量(4)若用上述裝置研究系統(tǒng)(含滑塊、鉤碼)機(jī)械能守恒，設(shè)滑塊由靜止開始的釋放點(diǎn)與光電門的距離為L(zhǎng)、遮光條通過光電門的時(shí)間為Δt，則滿足關(guān)系式__________________(用已