2014金版教程物理大一輪復習(必修部分)實驗5

第五章實驗五1.關于“探究動能定理”的實驗中，下列敘述正確的是()A．每次實驗必須設法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B．每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C．放小車的長木板應該盡量使其水平D．先接通打點計時器電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出解析：本實驗沒有必要測出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要測出以后各次實驗時橡皮筋做的功是第一次實驗時的多少倍就已經(jīng)足夠了，A錯．每次實驗橡皮筋拉伸的長度必須保持一致，只有這樣才能保證以后各次實驗時，橡皮筋做的功是第一次實驗時的整數(shù)倍，B錯．小車運動中受到阻力，只有使木板傾斜到一定程度，才能減小誤差，C錯，實驗時，應該先接通電源，讓打點計時器開始工作，然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，D正確．答案：D2．如圖所示為與小車相連，穿過打點計時器的一條紙帶上的點并不都是均勻的，下面說法正確的是()①紙帶的左端是與小車相連的②紙帶的右端是與小車相連的③利用E、F、G、H、I、J這些點之間的距離來確定小車的速度④利用A、B、C、D這些點之間的距離來確定小車的速度A．①③ B．②④C．①④ D．②③解析：剛開始釋放時，與小車相連的一端打出的點應會比較密集，且點的間距逐漸變大，故右端與小車相連；為確定小車速度應選取間距均勻的點，這時橡皮筋已停止對小車作用，故②和④正確，選B.答案：B3．在“探究功與速度變化的關系”的實驗中，某同學是用下面的方法和器材進行實驗的：放在長木板上的小車由靜止開始在幾條完全相同的橡皮筋的作用下沿木板運動，小車拉動固定在它上面的紙帶，紙帶穿過打點計時器．關于這一實驗，下列說法中正確的是()A．長木板要適當傾斜，以平衡小車運動中受到的阻力B．重復實驗時，雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同，但每次應使橡皮筋拉伸的長度相同C．利用紙帶上的點計算小車的速度時，應選用紙帶上打點最密集的部分進行計算D．利用紙帶上的點計算小車的速度時，應選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算解析：在本題的實驗中，由于小車在運動中受到阻力(摩擦力和紙帶的阻力)，所以要使長木板適當傾斜，以平衡小車運動過程中受到的阻力，重復實驗時，為了使橡皮筋對小車所做的功與它的條數(shù)成正比，所以用到橡皮筋的條數(shù)雖然不同，但每次應使橡皮筋拉伸的長度相同，利用紙帶上的點計算小車的速度時，由于要計算的是小車脫離橡皮筋后勻速運動的速度，所以應選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算，故A、B、D選項是正確的．答案：ABD4．某探究學習小組的同學們欲探究“做功與物體動能變化的關系”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置．(1)該學習小組的同學想用砂和砂桶的重力作為滑塊受到的合外力，探究滑塊所受合外力做功與滑塊動能變化的關系．為了實現(xiàn)這個想法，該小組成員提出了以下實驗措施，你認為有效的有________．A．保持砂和砂桶的質量遠大于滑塊的質量B．保持砂和砂桶的質量遠小于滑塊的質量C．保持長木板水平D．把長木板的左端墊起適當?shù)母叨纫云胶饽Σ亮．調整滑輪的高度使細線與長木板平行(2)如圖為實驗中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的B、K兩點來探究滑塊所受合外力做功與滑塊動能變化的關系．已知打點計時器的打點周期為T，重力加速度為g.在本實驗中需要測量的物理量有：砂和砂桶的質量m1、滑塊的質量m2，A、C間的距離s1，J、L間的距離s2，B、K間的距離s.本實驗探究結果的表達式為________．(用測量物理量相應的字母表示)解析：(1)砂和砂桶的總質量越小，產(chǎn)生的加速度越小，細線拉力越接近砂和砂桶的重力，誤差越小，故B正確；由于滑塊受到長木板的摩擦力作用，因此要先平衡摩擦力，D正確；為了使細線拉力與滑塊運動方向平行，需調整滑輪的高度使細線與長木板平行，E正確．(2)選擇B、K之間的過程研究誤差較小，對滑塊，合外力可視為砂和砂桶的重力，做功為W＝m1gs.B、K兩處的速度分別為vB＝eq\f(s1,2T)，vK＝eq\f(s2,2T)，動能變化為eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,K)－eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))2，故探究結果的表達式為m1gs＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))2.答案：(1)BDE(2)m1gs＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))25．為了探究恒力作功時的動能定理，某同學做了如下實驗，他讓滑塊在某一水平面上滑行，利用速度采集器獲取其初速度v，并測量出不同初速度的最大滑行距離x，得到下表所示幾組數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)組123456v/(m·s－1)00.160.190.240.300.49x/m00.0450.0750.1110.1630.442(1)一同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)，作出x－v圖象如圖甲所示．觀察該圖象，該同學作出如下推理：根據(jù)x－v圖象大致是一條拋物線，可以猜想，x可能與v2成正比．請在圖乙所示坐標紙上選擇適當?shù)淖鴺溯S作出圖線驗證該同學的猜想．(2)根據(jù)你所作的圖象，你認為滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2的關系是________________________________________________________________________．解析：(1)作出x－v2的圖線如圖所示．(2)由圖可以看出，滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2成正比．即：x∝v2.答案：(1)見解析圖(2)x∝v26．[2013·杭州模擬]為了“探究外力做功與物體動能變化的關系”，查資料得知，彈簧的彈性勢能Ep＝eq\f(1,2)kx2，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧長度的變化量．某同學就設想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質量m為已知)運動來探究這一問題．為了研究方便，把小球放在水平桌面上做實驗，讓小球在彈力作用下運動，即只有彈簧彈力做功．該同學設計實驗如下：首先進行如圖(甲)所示的實驗：將輕質彈簧豎直掛起來，在彈簧的另一端掛上小球，靜止時測得彈簧的伸長量為d.在此步驟中，目的是要確定物理量________，用m、d、g表示為________．接著進行如圖(乙)所示的實驗：將這根彈簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球壓縮，測得壓縮量為x，釋放彈簧后，小球被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小球在空中運動的水平距離為L.小球的初動能Ek1＝________.小球離開桌面的動能Ek2＝________.彈簧對小球做的功W＝________(用m、x、d、g表示)．對比W和Ek2－Ek1就可以得出“外力做功與物體動能變化的關系”．解析：在圖(甲)所示的實驗中，目的是確定彈簧的勁度系數(shù)k，由平衡條件得：mg＝kd，即k＝eq\f(mg,d).在圖(乙)所示的實驗中，小球的初動能Ek1＝0.又根據(jù)小球做平拋運動得：h＝eq\f(1,2)gt2，L＝vt所以Ek2＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m(Leq\r(g/2h))2＝eq\f(mgL2,4h)彈簧對小球做的功等于彈性勢能的減少，所以W＝eq\f(1,2)kx2＝eq\f(mgx2,2d).答案：彈簧的勁度系數(shù)keq\f(mg,d)0eq\f(mgL2,4h)eq\f(mgx2,2d)7．物體沿斜面下滑時動能可能發(fā)生變化．某實驗小組為了探究滑塊由靜止開始沿斜面勻加速下滑過程中動能變化與哪些因素有關，利用如圖所示的斜面和滑塊A做實驗，進行了相應的探究．(1)請說出實驗中可能影響滑塊A動能變化的兩個因素：____________________.(2)請設計一實驗方案，能直觀地反映滑塊A滑至斜面底端N處動能大小的不同；例如，方案甲：在斜面底端N處水平放置一平板，使連接處足夠平滑，然后在N處放另一質量較小的滑塊B，滑塊A滑至N處的動能越大，則滑塊B被碰后在平面上滑行得越遠．你設計的方案乙：________________________(3)該實驗小組利用上述“方案甲”進行實驗，并用速度傳感器和刻度尺分別測得滑塊B在N處被碰后的初速度vN的大小與滑行距離x大小對應關系的四組數(shù)據(jù)，見下表．請在圖中用圖象法求出滑塊B與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ.B滑行距離x/mB在N點速度vN/(m·s－1)0.180.610.320.800.501.010.711.20解析：(1)影響滑塊A在下滑過程中動能變化的兩個因素．例如：斜面的粗糙程度(或動摩擦因數(shù)；或摩擦力)、斜面的傾角大小(或高度)．(2)觀察滑塊A在與斜面平滑連接的水平面上滑行，位移越大，動能越大．或滑塊A平拋落地水平位移越大，動能越大．或沿平滑連接的斜面、弧形面上滑高度越高，說明動能越大．或觀察滑塊A從斜面上不同位置滑到N位置時，與會發(fā)生明顯形變的障礙物(如海綿、沙子、彈簧、橡皮