【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)知能檢測：5-5-1探究動能定理-

[命題報告·老師用書獨具]學(xué)問點題號試驗留意事項1、4試驗器材和原理2、3試驗數(shù)據(jù)的處理和誤差分析5、7試驗創(chuàng)新設(shè)計61.關(guān)于探究動能定理的試驗中，若接受如圖所示的裝置，下列敘述正確的是()A．每次試驗必需設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B．每次試驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持全都C．放小車的長木板應(yīng)當(dāng)盡量使其水平D．先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出解析：本試驗沒有必要測出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要測出以后每次試驗時橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足夠了，A錯；每次試驗橡皮筋拉伸的長度必需保持全都，只有這樣才能保證以后每次試驗時，橡皮筋做的功是第一次的整數(shù)倍，否則，功的數(shù)值難以測定，B錯；小車運(yùn)動過程中會受到阻力，只有使木板傾斜到確定程度以平衡摩擦力，才能減小誤差，C錯；試驗時，應(yīng)當(dāng)先接通電源，讓打點計時器開頭工作，然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，D正確．答案：D2．某愛好小組在做“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的試驗前，提出以下幾種猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝eq\r(v)….他們的試驗裝置如圖甲所示，PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個速度傳感器(用來測量物體每次通過Q點的速度)．在剛開頭試驗時，有位同學(xué)提出，不需要測出物體質(zhì)量，只要測出物體從初始位置到速度傳感器的距離和讀出速度傳感器的示數(shù)就行了，大家經(jīng)過爭辯接受了該同學(xué)的建議．(1)本試驗中不需要測量物體質(zhì)量的理由是什么？(2)讓物體分別從不同高度無初速度釋放，測出物體從初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…，讀出物體每次通過速度傳感器Q的速度v1、v2、v3、v4…，并繪制了如圖乙所示的L-v圖象．依據(jù)繪制出的L-v圖象，若為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系，他們下一步應(yīng)當(dāng)作出()A．L-v2圖象 B．L-eq\r(v)圖象C．L-eq\f(1,v)圖象 D．L-eq\f(1,\r(v))圖象解析：(1)由于W＝ΔEk，而W＝mg(sinθ－μcosθ)L，ΔEk＝eq\f(1,2)mv2，等式兩邊都有m，所以探究W與v的關(guān)系可以不用測量質(zhì)量m.(2)由于題圖乙是關(guān)于“L-v”的圖象，該圖象為曲線，不便于直觀地看出L和v的變化關(guān)系．所以，下一步應(yīng)作出L-v2的圖象，應(yīng)選A.答案：(1)見解析(2)A3．利用如圖所示裝置探究動能定理，在固定斜面上有一質(zhì)量為1kg的物塊，后面固定一條穿過打點計時器的紙帶，先接通電源，待打點穩(wěn)定后，讓物塊從靜止開頭沿斜面勻加速下滑，得到一條如下圖所示的紙帶．O點為打出的第一個點，A、B、C、D、E、F、G是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未畫出，各點間距如圖所示，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行下列處理．(打點計時器的打點頻率為50Hz，g＝10m/s2)(1)通過傳感器測得物塊所受的合力是3.0N，試完成下表：從O點到各點過程合力所做的功W/J各點的動能Ek/JOB0.8838B0.8845OC1.3275C1.3276ODD1.8634OE2.4858E2.4865OF3.1998F(2)依據(jù)(1)表中的數(shù)據(jù)，試驗結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)在OD段的功為W＝F·eq\x\to(OD)＝3.0×(17.65＋11.81＋14.79＋17.80)×10－2J＝1.8615J在F處的速度為：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所以動能EkF＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F)＝3.1992J(2)在誤差允許的范圍內(nèi)，合力做的功等于物塊動能的變化量．答案：(1)1.86153.1992(2)見解析4．某試驗小組用如圖1所示的試驗裝置和試驗器材做“探究動能定理”試驗，在試驗中，該小組同學(xué)把砂和砂桶的總重力當(dāng)作小車受到的合力．(1)為了保證明驗結(jié)果的誤差盡量小，在試驗操作中，下面做法必要的是________．A．試驗前要對裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作B．試驗操作時要先放小車，后接通電源C．在利用紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，所選的兩個爭辯點離得越近越好D．在試驗過程中要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)除試驗裝置中的儀器外，還需要的測量儀器有________．(3)如圖2為試驗中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的A、B兩點來探究“動能定理”．已知打點計時器的打點周期為T，重力加速度為g.圖中已經(jīng)標(biāo)明白要測量的物理量，另外，小車的質(zhì)量為M，砂和砂桶的總質(zhì)量為m.請你把要探究的結(jié)果用題中給出的字母表達(dá)出來________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(2)本題的試驗原理是驗證用砂桶做的功等于小車動能的增加量，所以要測砂桶和砂、小車的質(zhì)量，還要測紙帶上各點的距離來求速度，所以所需的器材還應(yīng)有天平和刻度尺．(3)在A點的速度為v1＝eq\f(x1,4T)，在B點：v2＝eq\f(x2,4T)所以動能變化量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)而砂桶和砂做的功為：WG＝mgx要探究動能定理的表達(dá)式為：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年六安模擬)某學(xué)習(xí)小組在“探究功與速度變化關(guān)系”的試驗中接受了如圖1所示的試驗裝置．(1)將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵，通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平，檢查是否調(diào)平的方法是________________________________________________________________________．(2)如圖2所示，游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度Δd＝________________cm.試驗時，將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上，向后拉伸確定的距離，并做好標(biāo)記，以保證每次拉伸的距離恒定．現(xiàn)測得掛一根橡皮條時，滑塊彈離橡皮條后，經(jīng)過光電門的時間為Δt，則滑塊最終勻速運(yùn)動的速度表達(dá)式為________(用字母表示)．(3)逐根增加橡皮條，記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時間，并計算出對應(yīng)的速度，則畫出的W-v2圖象應(yīng)是________．解析：(1)檢查導(dǎo)軌是否水平的方法，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，看其是否滑動(或?qū)⒒瑝K輕放在氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊看是否勻速運(yùn)動)．(2)Δd＝5mm＋0.05mm×10＝5.50mm＝0.550cm滑塊勻速運(yùn)動的速度v＝eq\f(Δd,Δt).(3)由動能定理可知，W＝eq\f(1,2)mv2，故畫出的W-v2圖象應(yīng)是過坐標(biāo)原點的一條傾斜直線．答案：(1)將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌之上，看其是否滑動；或?qū)⒒瑝K輕置于氣墊導(dǎo)軌之上，輕推滑塊看是否勻速運(yùn)動(其他方法合理也可)(2)0.550eq\f(Δd,Δt)(3)過坐標(biāo)原點的一條傾斜直線6．(2022年黃山模擬)某試驗小組想測量木板對木塊的摩擦力所做的功．裝置如圖甲，一木塊放在粗糙的水平長木板上，右側(cè)拴有一細(xì)線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與重物連接，木塊左側(cè)與穿過打點計時器的紙帶相連，長木板固定在水平試驗臺上．試驗時，木塊在重物牽引下向右運(yùn)動，重物落地后，木塊連續(xù)向右做勻減速運(yùn)動，如圖乙給出了重物落地后打點計時器打出的紙帶，紙帶上的小黑點是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點間的距離如圖所示．打點計時器所用溝通電頻率為50Hz，不計紙帶與木塊間的拉力．(1)可以推斷紙帶的________(填“左端”或“右端”)與木塊連接．依據(jù)紙帶供應(yīng)的數(shù)據(jù)計算打點計時器在打下A點和B點時木塊的速度vA＝________m/s，vB＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)要測量在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功WAB，還需要的試驗器材是________，還應(yīng)測量的物理量是________．(填入所選試驗器材和物理量前的字母)A．木板的長度lB．木塊的質(zhì)量m1C．木板的質(zhì)量m2D．重物的質(zhì)量m3E．木塊運(yùn)動的時間tF．AB段的距離xABG．天平H．秒表I．彈簧測力計(3)在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功的關(guān)系式WAB＝________.[用vA、vB和第(2)問中測得的物理量的字母表示]解析：重物落地后，木塊做勻減速運(yùn)動，故紙帶的右端與木塊相連．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.由動能定理可知，WAB＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,B)，要測在AB段木板對木塊的摩擦力做的功WAB，只要用天平測出木塊的質(zhì)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．某同學(xué)利用打點計時器、已知質(zhì)量為m的滑塊、可調(diào)整高度的斜面、直尺等儀器進(jìn)行“探究動能定理”的試驗，如右圖所示，他首先將打點計時器固定在斜面的上端，并將滑塊與紙帶相連，讓紙帶穿過打點計時器，接通低壓溝通電源(已知其頻率為f)后釋放滑塊，打點計時器在紙帶上打下一系列記數(shù)點．回答下列問題：(用已知字母表示)(1)寫出影響滑塊動能變化的主要因素________________________________________________________________________．(2)該試驗探究中為了求合力，應(yīng)先求出滑塊與斜面的動摩擦因數(shù)．該同學(xué)通過多次調(diào)整斜面的高度，得到一條打點間距均勻的紙帶，如圖甲所示，此時相對應(yīng)的斜面長為L、斜面高為h.由此可求出滑塊與斜面的動摩擦因數(shù)為μ＝________.(3)保持斜面長度不變，上升斜面高度到H(H＞h)，該同學(xué)在試驗中得到一條打點清楚的紙帶，如圖乙所示，用直尺測出x1、x2、x3，對A、B兩點爭辯：此時滑塊在A、B兩點的速度大小為：vA＝________，vB＝________.(4)假如該同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時各物理量的單位分別是：L、H、x1、x2、x3單位為cm，質(zhì)量m單位是kg，頻率f單位為Hz，重力加速度g單位為m/s2，對AB段進(jìn)行爭辯，在試驗允許的誤差范圍內(nèi)，該同學(xué)依據(jù)記錄的數(shù)據(jù)直接計算合力對滑塊所做的功為W，滑塊動能的轉(zhuǎn)變量為ΔEk，結(jié)果發(fā)覺兩者的差別很大，其緣由是________________．寫出該同學(xué)計算出的數(shù)值W與ΔEk之間正確關(guān)系的表達(dá)式________．解析：(1)由滑塊在斜面上運(yùn)動可知，影響滑塊動能變化的是合力的功，即重力做功和摩擦力做功之和．(2)由題圖甲可知滑塊在斜面上做勻速直線運(yùn)動，則有：mgsinθ＝μmgcosθ(θ為斜面的傾角)，可得μ＝tanθ＝eq\f(h,\r(L2－h(huán)2)).(3)由運(yùn)動學(xué)公式得A點的瞬