(完整版)高考全國卷1探究動能定理有詳細答案

1、高考全國卷1探究動能定理有詳細答案基礎呈現夯基固源手朋聯(lián)動旱取精華實雜原理圖實臉視頻截圖L總本要求I1. 實驗目的通過實驗探究外力對物體做功與物體速度的關系.2. 實驗原理探究功與速度變化的關系，可用如實驗原理圖所示的裝置進行實驗，通過增加橡皮筋的 條數使橡皮筋對小車做的功成倍增加，再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末 速度v,最后通過數據分析得出速度變化與功的關系.3. 實驗器材56條相同規(guī)格的橡皮筋、小車 (前面帶小鉤)、長木板、打點計時器、紙帶、鐵釘、毫 米刻度尺等.4. 實驗步驟(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) 分別用各次實驗測得的 v和W繪制 W v或W v2、W v3圖象，直到明確得出 W和v的關系.5. 實驗結論物體速度v與外力做功 W間的關系為 W* v2.L力法規(guī)徘1. 數據處理(1) 求小車的速度：利用紙帶上點跡均勻的一段測出兩點間的距離x,則v = T(其中T為打點周期).(2) 實驗數據處理在坐標紙上畫出 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、粗細不一，使橡皮筋的拉力做功 W與橡皮

3、筋的條數不成正比.(2) 沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差.(3) 利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準帶來誤差.3. 注意事項(1) 平衡摩擦力的方法是輕推小車，由打在紙帶上的點是否均勻判斷小車是否勻速運動.(2) 測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的.(3) 橡皮筋應選規(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，不必計算 出具體數值.(4) 小車質量應大一些，使紙帶上打的點多一些.(5) 開始實驗時，小車應靠近打點計時器，并且要先接通電源再釋放小車.考點透析-通法悟道典硼突破訓爍超悟實驗原理及誤差分析i那:二(2014高考天津卷)某同學把附有滑輪的長

4、木板平放在實驗桌上，將細繩一端拴在 小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當的鉤碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究 繩拉力做功與小車動能變化的關系.此外還準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等組裝的實驗裝置如圖所示.(1) 若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些 .(2) 實驗開始時，他先調節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行他這樣做的目的是下列的哪個 (填字母代號).A .避免小車在運動過程中發(fā)生抖動B .可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰C 可以保證小車最終能夠實現勻速直線運動D 可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力(3) 平衡摩擦力后，當他用多個

5、鉤碼牽引小車時，發(fā)現小車運動過快，致使打出的紙帶上 點數較少，難以選到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方法：(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)實驗要處理紙帶測速度，需要刻度尺，要分析動能的變化，必須要測出小車 的質量，因此還需要天平.(2) 實驗中調節(jié)定滑輪高度，使細繩與木板

6、平行，可在平衡摩擦力后使細繩的拉力等于小車所受的合力，如果不平行，細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 不能使細繩拉力等于小車所受的合力，D正確.(3) 在所掛鉤碼個數不變的情況下，要減小小車運動的加速度，可以增大小車的質量，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作細繩拉力做的功，發(fā)現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動，因此細繩的拉力小于鉤碼的重力，鉤碼的重力做 的功大于細繩的拉力做的功，即大于小車動能的增量，C、D項正確.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.某同學用如圖甲所示裝置做“探究合力的功與動能改變量的關系”的實驗，他通過成倍增加位移的方法來進行驗證方法如下：將光電門固定在水平軌道上的B點，用重物通過細線拉小車，保持小車(帶遮光條)和重物的質量不變，通過改變小車釋放點到光電門的距離 進行多次實驗，每次實驗時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) 用游標卡尺測出遮光條的寬度d,示數如圖乙所示，則d =cm.(2) 如果每次實驗時遮光條通過光電門的時間為t,小車到光電門的距離為 s,通過描點作出線性圖象

8、來反映合力的功與動能改變量的關系，則所作圖象關系是時才能符合實B . s t2 D . st2驗要求.A . s tC. s t 1下列實驗操作中必要的是 .A 調整軌道的傾角，在未掛重物時使小車能在軌道上勻速運動 B 必須滿足重物的質量遠小于小車的質量C .必須保證小車由靜止狀態(tài)開始釋放解析：(1)由游標卡尺讀數規(guī)則可知，示數為：10 mm + 0.05 X 15 mm= 1.075 cm.(2) 由題意可知，該同學是通過成倍改變位移來改變做功的，設小車所受的合力為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、個實驗過程中保持不變，所以在該實驗中不需要平衡摩擦力；同理可知，重物與小車質量的大小關系也不會對實驗結果產生影響；若小車釋放速度不為0，則會對實驗結果產生影響，選項C正確.A .平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細線掛在小車上B .為減小系統(tǒng)誤差，應使鉤碼質量遠大于小車質量C .實驗時，應使小車靠近打點計時器由靜止釋放(2)圖乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分，選取0、A、B、C計數點，已知打點計時器使用的交流電頻率為 50 Hz,則打B點時小車的瞬時速度大小為 m/s(保留三位有效數字).單位：cn人卩” “5,53*J1解析：(1)平衡摩擦力時不需要將鉤碼掛在小車上，選項A錯誤；為減小系統(tǒng)誤差，應選

10、用精密的儀器進行實驗，選項 B錯誤；實驗時，應使小車靠近打點計時器由靜止釋放，選項 C正確.(2)由題中紙帶可知，打B點時小車的瞬時速度為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之間動摩擦因數的實驗裝置如圖 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點相切，C點在水平地面的垂 直投影為C.重力加速度大小為 g.實驗步驟如下： 用天平稱出物塊 Q的質量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點由靜止釋放，在物塊 Q落地處標

11、記其落地點 D; 重復步驟，共做 10次； 將10個落地點用一個盡量小的圓圍住，用米尺測量圓心到(1) 用實驗中的測量量表示：(i )物塊Q到達B點時的動能EkB=C 的距離s.(i )物塊Q到達C點時的動能 EkC=,(iii)在物塊Q從B運動到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 尸.(2) 回答下列問題：(i )實驗步驟的目的是(i )已知實驗測得的M直比實際值偏大，其原因除了實驗中測量量的誤差之外,可能是(寫出一個可能的原因即可 ).解析：(1)( i )At B過程中，機械能守恒，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 )因每次落點總不同，偶然誤差較大，所以取多個落點的圓心位置測量可能地減小實驗誤差.(iv )根據f=(iFn得尸tCD2 mgS C= 4h .S是為了盡(ii)實驗原理中只有 P對Q的摩擦力做負功，實際還有其他阻力做負功使系統(tǒng)機械能減 小，因此測量的Wf應比真實值大，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 )減小實驗誤差(i )圓弧軌道存在摩擦(或接縫B處不平滑等)數據處理和步驟改進逍黑 如圖甲所示，某組同學借用“探究 a與F、m之間的定量關系”的相關實驗思想、原理及操作，進行“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗:(1) 為達到平衡阻力的目的，取下細繩及托盤，通過調整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據打出的紙帶判斷小車是否做 運動.(2) 連接細繩及托盤，放入砝碼，通過實驗得到圖乙所示的紙帶. 紙帶上0為小車運動起 始時刻所打的點，選取時間間隔為 0.1 s的相鄰計數點

14、A、B、C、D、E、F、G.實驗時小車所 受拉力為0.2 N，小車的質量為 0.2 kg.Li4BpDgFCf * ； !w5_021 60 ciii *二=: 28.61 pib3 氯 M cmf皿 尊*請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化AEk，補填表中空格(結果保留至小數點后第四位).0 B0 C0 D0 E0 FW/J0.043 20.057 20.073 40.091 5AEk/J0.043 00.057 00.073 40.090 7分析上述數據可知：在實驗誤差允許的范圍內W= AEk，與理論推導結果一致.(3) 實驗前已測得托盤質量為7.7X 103 kg ,實驗時該組同

15、學放入托盤中的砝碼質量應為kg(g取9.8 m/s2,結果保留至小數點后第三位).解析(1)若已平衡摩擦力，則小車在木板上做勻速直線運動.(2)從紙帶上的O點到F點，W= F -OF = 0.2 X 0.557 5 J= 0.111 5 J,打F點時速度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點時小車的速度為 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”的實驗裝置如圖甲所示，當小車在兩條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為 Wo當用4條、6條、8條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2Wo、3Wo、4Wo，每次實驗中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點計時器所打點的紙帶測出.(1) 關于該實驗，下列說法正確的是

17、()A打點計時器可以用直流電源供電，電壓為46VB 實驗中使用的若干條橡皮筋的原長可以不相等C 每次實驗中應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該同學在一條比較理想的紙帶上，將點跡清楚的某點記為零點，順次選取一系列點，分別測量這些點到零點之間的距離X，計算出它們與零點之間的速度平方差02= v2 v2,彈簧測力計的讀數為 F，小車的質量為 m，然后建立Av2 x坐標系，通過描點法得到的圖象是 一條過原點的直線， 如圖乙所示，則這條直線的斜率的意義為 . (填寫表達式) 若測出小車質量為 0.4 kg，結

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點到A、B、C、D、E各點的距離分別為 OA = 5.65 cm, OB= 7.12 cm,OC = 8.78 cm, OD = 10.40 cm , OE= 11.91 cm.已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02 s,則小車獲得的最大速度 vm =m/s.h Q b 丘什丨運功方向解析：(

19、1)電磁打點計時器使用 46 V交流電，A錯；實驗中應選取相同的橡皮筋，B錯；小車應從同一位置由靜止釋放， C對；數據分析時，應作出不同的圖象探究功與速度變化的關系，D對.(2)由所給數據知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. 某實驗小組的同學欲“探究小車動能變化與合外力對它所做功的關系”，在實驗室設計了一套如圖甲所示的裝置，圖中A為小車，B為打點計時器，C為彈簧測力計，P為小桶(內有砂子)，一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置，不計繩與滑輪的摩擦.實驗時，先接通 電源

20、再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點.點的直線，直線的斜率2Fm(2)結合圖象可知2Fk= = 5 N/kg，所以 F= 1 N.2F答案:(1)-(2)16. 如圖所示，是某研究性學習小組做探究動能定理的實驗，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，橡皮筋對小車做的功記為W.當我們把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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放.小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打點的紙帶測出.(1) 除了圖中的已給出的實驗器材外，還需要的器材有 .(2) 平衡摩擦后，每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度,應選

21、用紙帶的 部分進行測量；(3) 下面是本實驗的數據記錄表，請將第2次、第3次實驗中橡皮筋做的功填寫在對應的位置；橡皮筋 做的功10個間距的距離x(m)10個間距的時間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變化的關系應是 Wn ，請你根據表中測定的數據在如圖所示的坐標系中作出相應的圖象驗證理論的正確性.解析：(1)計算小車速度需要測量紙帶上的點的距離，要用刻度尺.小車勻速運動時，紙帶上的點的間隔均勻.(3) 橡皮筋每增加一條，對

22、小車做的功就增加W.(4) 縱坐標表示速度的平方，橫坐標表示功，利用描點法描出各組數據對應的點，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. 本實驗中雖然不需計算出橡皮筋每次做功的具體數值，但需計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確，在此可以安裝速度傳感器進行 實驗.2. 本實驗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，進而確定力做功的多少.3. 把長木板換成氣墊導軌，