(完整版)高考全國卷1探究動能定理有詳細(xì)答案

1、高考全國卷1探究動能定理有詳細(xì)答案基礎(chǔ)呈現(xiàn)夯基固源手朋聯(lián)動旱取精華實(shí)雜原理圖實(shí)臉視頻截圖L總本要求I1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系.2. 實(shí)驗(yàn)原理探究功與速度變化的關(guān)系，可用如實(shí)驗(yàn)原理圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過增加橡皮筋的 條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加，再通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來測量每次實(shí)驗(yàn)后小車的末 速度v,最后通過數(shù)據(jù)分析得出速度變化與功的關(guān)系.3. 實(shí)驗(yàn)器材56條相同規(guī)格的橡皮筋、小車 (前面帶小鉤)、長木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、鐵釘、毫 米刻度尺等.4. 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 墊高長木板的一端，平衡摩擦力.拉伸的橡皮筋對小車做功： 用一條橡皮筋拉小車一一做功W. 用

2、兩條橡皮筋拉小車一一做功2W. 用三條橡皮筋拉小車一一做功3W.(3) 測出每次做功后小車獲得的速度.(4) 分別用各次實(shí)驗(yàn)測得的 v和W繪制 W v或W v2、W v3圖象，直到明確得出 W和v的關(guān)系.5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論物體速度v與外力做功 W間的關(guān)系為 W* v2.L力法規(guī)徘1. 數(shù)據(jù)處理(1) 求小車的速度：利用紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段測出兩點(diǎn)間的距離x,則v = T(其中T為打點(diǎn)周期).(2) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理在坐標(biāo)紙上畫出 W v和W v2圖象(W以一根橡皮筋做的功為單位 ).根據(jù)圖象得出 W OC v2.2. 誤差分析(1) 誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功 W與橡皮

3、筋的條數(shù)不成正比.(2) 沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過大也會造成誤差.(3) 利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測量不準(zhǔn)帶來誤差.3. 注意事項(xiàng)(1) 平衡摩擦力的方法是輕推小車，由打在紙帶上的點(diǎn)是否均勻判斷小車是否勻速運(yùn)動.(2) 測小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的.(3) 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的.力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算 出具體數(shù)值.(4) 小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些.(5) 開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且要先接通電源再釋放小車.考點(diǎn)透析-通法悟道典硼突破訓(xùn)爍超悟?qū)嶒?yàn)原理及誤差分析i那:二(2014高考天津卷)某同學(xué)把附有滑輪的長

4、木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，將細(xì)繩一端拴在 小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動，以此定量探究 繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系.此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.(1) 若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些 .(2) 實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行他這樣做的目的是下列的哪個(gè) (填字母代號).A .避免小車在運(yùn)動過程中發(fā)生抖動B .可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰C 可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動D 可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力(3) 平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個(gè)

5、鉤碼牽引小車時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動過快，致使打出的紙帶上 點(diǎn)數(shù)較少，難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車速度在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用 本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決方法：(4) 他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功,經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)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(shí)釋放了小車B 小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yùn)動，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力解析(1)實(shí)驗(yàn)要處理紙帶測速度，需要刻度尺，要分析動能的變化，必須要測出小車 的質(zhì)量，因此還需要天平.(2) 實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)定滑輪高度，使細(xì)繩與木板

6、平行，可在平衡摩擦力后使細(xì)繩的拉力等于小車所受的合力，如果不平行，細(xì)繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，改變了摩擦力就 不能使細(xì)繩拉力等于小車所受的合力，D正確.(3) 在所掛鉤碼個(gè)數(shù)不變的情況下，要減小小車運(yùn)動的加速度，可以增大小車的質(zhì)量，即 可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼).如果用鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，發(fā)現(xiàn)拉力做的功總比小車動能的增量 大，原因可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力做功一部分用來增大小車動能，一部分用來 克服阻力做功；也可能是小車做加速運(yùn)動，因此細(xì)繩的拉力小于鉤碼的重力，鉤碼的重力做 的功大于細(xì)繩的拉力做的功，即大于小車動能的增量，C、D項(xiàng)正確.答案(1)刻度尺、

7、天平(包括砝碼)D(3) 可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)(4)CDja組突破丨1.某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究合力的功與動能改變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他通過成倍增加位移的方法來進(jìn)行驗(yàn)證方法如下：將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用重物通過細(xì)線拉小車，保持小車(帶遮光條)和重物的質(zhì)量不變，通過改變小車釋放點(diǎn)到光電門的距離 進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)要求小車都由靜止釋放.仃T遮光雜自f?創(chuàng)p p 1 I 1 1ITiFTjn io 20T藝(1) 用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度d,示數(shù)如圖乙所示，則d =cm.(2) 如果每次實(shí)驗(yàn)時(shí)遮光條通過光電門的時(shí)間為t,小車到光電門的距離為 s,通過描點(diǎn)作出線性圖象

8、來反映合力的功與動能改變量的關(guān)系，則所作圖象關(guān)系是時(shí)才能符合實(shí)B . s t2 D . st2驗(yàn)要求.A . s tC. s t 1下列實(shí)驗(yàn)操作中必要的是 .A 調(diào)整軌道的傾角，在未掛重物時(shí)使小車能在軌道上勻速運(yùn)動 B 必須滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C .必須保證小車由靜止?fàn)顟B(tài)開始釋放解析：(1)由游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知，示數(shù)為：10 mm + 0.05 X 15 mm= 1.075 cm.(2) 由題意可知，該同學(xué)是通過成倍改變位移來改變做功的，設(shè)小車所受的合力為F，對1 d1小車，有Fs = m - 2，即有sxp,則D正確.(3) 由(2)可知，公式中的F是指小車所受到的合力，而且在整

9、個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中保持不變，所以在該實(shí)驗(yàn)中不需要平衡摩擦力；同理可知，重物與小車質(zhì)量的大小關(guān)系也不會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響；若小車釋放速度不為0，則會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，選項(xiàng)C正確.A .平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上B .為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量C .實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放(2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取0、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為 50 Hz,則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為 m/s(保留三位有效數(shù)字).單位：cn人卩” “5,53*J1解析：(1)平衡摩擦力時(shí)不需要將鉤碼掛在小車上，選項(xiàng)A錯誤；為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)選

10、用精密的儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng) B錯誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放，選項(xiàng) C正確.(2)由題中紙帶可知，打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為v=答案：(1)C(2)0.653218.59 5.53 X 10m/s= 0.653 m/s.2X 0.13 測量小物塊 Q與平板P之間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖 所示.AB是半徑足夠大的、光滑的四分之一圓弧軌道，與水平 固定放置的P板的上表面BC在B點(diǎn)相切，C點(diǎn)在水平地面的垂 直投影為C.重力加速度大小為 g.實(shí)驗(yàn)步驟如下： 用天平稱出物塊 Q的質(zhì)量m； 測量出軌道 AB的半徑R、BC的長度L和CC 的長度h; 將物塊Q在A點(diǎn)由靜止釋放，在物塊 Q落地處標(biāo)

11、記其落地點(diǎn) D; 重復(fù)步驟，共做 10次； 將10個(gè)落地點(diǎn)用一個(gè)盡量小的圓圍住，用米尺測量圓心到(1) 用實(shí)驗(yàn)中的測量量表示：(i )物塊Q到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動能EkB=C 的距離s.(i )物塊Q到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的動能 EkC=,(iii)在物塊Q從B運(yùn)動到C的過程中，物塊 Q克服摩擦力做的功 Wf=(v )物塊Q與平板P之間的動摩擦因數(shù) 尸.(2) 回答下列問題：(i )實(shí)驗(yàn)步驟的目的是(i )已知實(shí)驗(yàn)測得的M直比實(shí)際值偏大，其原因除了實(shí)驗(yàn)中測量量的誤差之外,可能是(寫出一個(gè)可能的原因即可 ).解析：(1)( i )At B過程中，機(jī)械能守恒，得EkB= mgR. ?其他的C D s(i )Cf D過

12、程中，物塊 Q做平拋運(yùn)動，則 vc = tC廠=2貝V EkC = -mV,g(1) BtC過程中，對物塊 Q只有摩擦力做功，由動能定理得克服摩擦力做的功 mgs2Wf= (EkC EkB) = mgR 厶山.Wf f = _L_ = R _sL mg mg L 4hL.(2) ( i )因每次落點(diǎn)總不同，偶然誤差較大，所以取多個(gè)落點(diǎn)的圓心位置測量可能地減小實(shí)驗(yàn)誤差.(iv )根據(jù)f=(iFn得尸tCD2 mgS C= 4h .S是為了盡(ii)實(shí)驗(yàn)原理中只有 P對Q的摩擦力做負(fù)功，實(shí)際還有其他阻力做負(fù)功使系統(tǒng)機(jī)械能減 小，因此測量的Wf應(yīng)比真實(shí)值大，即測得的值偏大，其他阻力有空氣阻力、圓弧軌

13、道阻力、 接縫B處阻力等.答案：(1)( i )mgR ( i )Q4s (i )mgR瞬(V )R 蓋 (2)( i )減小實(shí)驗(yàn)誤差(i )圓弧軌道存在摩擦(或接縫B處不平滑等)數(shù)據(jù)處理和步驟改進(jìn)逍黑 如圖甲所示，某組同學(xué)借用“探究 a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作，進(jìn)行“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn):(1) 為達(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩及托盤，通過調(diào)整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做 運(yùn)動.(2) 連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過實(shí)驗(yàn)得到圖乙所示的紙帶. 紙帶上0為小車運(yùn)動起 始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為 0.1 s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)

14、A、B、C、D、E、F、G.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所 受拉力為0.2 N，小車的質(zhì)量為 0.2 kg.Li4BpDgFCf * ； !w5_021 60 ciii *二=: 28.61 pib3 氯 M cmf皿 尊*請計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化AEk，補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位).0 B0 C0 D0 E0 FW/J0.043 20.057 20.073 40.091 5AEk/J0.043 00.057 00.073 40.090 7分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W= AEk，與理論推導(dǎo)結(jié)果一致.(3) 實(shí)驗(yàn)前已測得托盤質(zhì)量為7.7X 103 kg ,實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同

15、學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為kg(g取9.8 m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位).解析(1)若已平衡摩擦力，則小車在木板上做勻速直線運(yùn)動.(2)從紙帶上的O點(diǎn)到F點(diǎn)，W= F -OF = 0.2 X 0.557 5 J= 0.111 5 J,打F點(diǎn)時(shí)速度EG 0.667 7 0.457 5vf= 2t =02m/s= 1.051 m/s1 2 1 2AEk= MvF = X 0.2 X 1.0512 J0.110 5 J.AC 0.286 1 0.155 00.2打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為 VB=- =m/s= 0.655 5 m/s，所以小車的加vf vb 1.051 0.655 54X 0.1速

16、度 a=m/s2 0.99 m/s2.4T小車所受的拉力 F= (m+ m)(g a),所以盤中砝碼的質(zhì)量m= m0=g-a芒為7.7X 10 3 kg- o.。15 kg.答案(1)勻速直線(或勻速)(2)0.111 50. 110 5(3)0.015I題組突破4. “探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為 Wo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)，橡皮筋對小車做的功記為2Wo、3Wo、4Wo，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)器所打點(diǎn)的紙帶測出.(1) 關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是

17、()A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為46VB 實(shí)驗(yàn)中使用的若干條橡皮筋的原長可以不相等C 每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出D .利用每次測出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功 W,依次作出 W- vm、W- vim、Wvm、W該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上，將點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)記為零點(diǎn)，順次選取一系列點(diǎn)，分別測量這些點(diǎn)到零點(diǎn)之間的距離X，計(jì)算出它們與零點(diǎn)之間的速度平方差02= v2 v2,彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為 F，小車的質(zhì)量為 m，然后建立Av2 x坐標(biāo)系，通過描點(diǎn)法得到的圖象是 一條過原點(diǎn)的直線， 如圖乙所示，則這條直線的斜率的意義為 . (填寫表達(dá)式) 若測出小車質(zhì)量為 0.4 kg，結(jié)

18、合圖象可求得小車所受合外力的大小為 N.12F Vm、W解析：(1)根據(jù)動能定理可知 Fx = 2m Av2,所以理論上 Av2= _xx，Av2 x圖象為過原 - Vm的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系(2) 圖乙給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一段紙帶，測得 O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為 OA = 5.65 cm, OB= 7.12 cm,OC = 8.78 cm, OD = 10.40 cm , OE= 11.91 cm.已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s,則小車獲得的最大速度 vm =m/s.h Q b 丘什丨運(yùn)功方向解析：(

19、1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用 46 V交流電，A錯；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選取相同的橡皮筋，B錯；小車應(yīng)從同一位置由靜止釋放， C對；數(shù)據(jù)分析時(shí)，應(yīng)作出不同的圖象探究功與速度變化的關(guān)系，D對.(2)由所給數(shù)據(jù)知BC= 8.78 cm 7.12 cm = 1.66 cm，最大速度vm =1.66 X 100.02m/s= 0.83m/s.答案：(1)CD(2)0.835. 某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)欲“探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系”，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖甲所示的裝置，圖中A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為彈簧測力計(jì)，P為小桶(內(nèi)有砂子)，一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置，不計(jì)繩與滑輪的摩擦.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通 電源

20、再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn).點(diǎn)的直線，直線的斜率2Fm(2)結(jié)合圖象可知2Fk= = 5 N/kg，所以 F= 1 N.2F答案:(1)-(2)16. 如圖所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究動能定理的實(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.這時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)我們把2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3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)器所打點(diǎn)的紙帶測出.(1) 除了圖中的已給出的實(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，為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選

21、用紙帶的 部分進(jìn)行測量；(3) 下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請將第2次、第3次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對應(yīng)的位置；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小車速度的平方v2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 ，請你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性.解析：(1)計(jì)算小車速度需要測量紙帶上的點(diǎn)的距離，要用刻度尺.小車勻速運(yùn)動時(shí)，紙帶上的點(diǎn)的間隔均勻.(3) 橡皮筋每增加一條，對

22、小車做的功就增加W.(4) 縱坐標(biāo)表示速度的平方，橫坐標(biāo)表示功，利用描點(diǎn)法描出各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑曲線連線作出 V2 Wn圖象，如圖所示.！ Te- m一 T 二 ,一 - z .t:lb 亠:=1:1.!1:.亠曙 -g=-g-IHK5 4 3 2BsaFH-脈-s_ fflwssnifl-in答案：(1)刻度尺(2)點(diǎn)距均勻4W、 5WHiittI(3)2W、3W、(4)v2圖象見解析遷移創(chuàng)新開智明理離咼冥臉 拓展升華21. 本實(shí)驗(yàn)中雖然不需計(jì)算出橡皮筋每次做功的具體數(shù)值，但需計(jì)算出每次小車獲得的速度，由于距離的測量存在一定誤差，使得速度的大小不準(zhǔn)確，在此可以安裝速度傳感器進(jìn)行 實(shí)驗(yàn).2. 本實(shí)驗(yàn)也可用鉤碼牽引小車完成，在小車上安裝拉力傳感器測出拉力的大小，再測出位移的大小，進(jìn)而確定力做功的多少.3. 把長木板換成氣墊導(dǎo)軌，