高三物理一輪復(fù)習(xí)跟蹤演練強(qiáng)化提升實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理

PAGE4-實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理跟蹤演練·強(qiáng)化提升【基礎(chǔ)題組】1.(2017·廊坊模擬)某同學(xué)做探究合力做的功和物體速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行。用1條橡皮筋時(shí)對(duì)小車做的功記為W,當(dāng)用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),每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致。實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。(1)木板水平放置,小車在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),當(dāng)小車速度最大時(shí),關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置,下列說(shuō)法正確的是__________。A.橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)B.橡皮筋恰好恢復(fù)原長(zhǎng)C.小車緊靠著打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D.小車已超過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(2)如圖乙所示是某次操作正確的情況下,在頻率為50Hz的電源下打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄的一條紙帶,為了測(cè)量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的________(選填“A～F”或“F～I(xiàn)”)部分進(jìn)行測(cè)量,速度大小為_(kāi)_______m/s。(3)通過(guò)該實(shí)驗(yàn)的正確操作和正確處理數(shù)據(jù),應(yīng)該得出合力做的功W和物體速度v變化的關(guān)系是____________(用本問(wèn)中的字母表達(dá))?！窘馕觥?1)平衡摩擦力后,橡皮筋的拉力等于小車受到的合力,橡皮筋做功完畢,小車的速度最大。若不進(jìn)行平衡摩擦力操作,則當(dāng)橡皮筋的拉力等于摩擦力時(shí),速度最大,本題中木板水平放置,顯然沒(méi)有進(jìn)行平衡摩擦力的操作,因此當(dāng)小車的速度最大時(shí),橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài),故B、C、D錯(cuò)誤,A正確。(2)小車在橡皮筋的作用下做加速運(yùn)動(dòng),橡皮筋做功完畢,則速度達(dá)到最大,此后做勻速運(yùn)動(dòng),因此勻速時(shí)的速度,即為該過(guò)程中的最大速度,故為了測(cè)量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶點(diǎn)距均勻的部分進(jìn)行測(cè)量,即F～I(xiàn),所以速度為v=0.0152(3)由動(dòng)能定理可知,合力做的功應(yīng)等于物體動(dòng)能的變化量,所以W與v2成正比,即W∝v2。答案:(1)A(2)F～I(xiàn)0.76(3)W∝v22.(2017·鄭州模擬)某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、滑塊、細(xì)沙。當(dāng)滑塊連接上紙帶,用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí),釋放小桶,滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員,要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn),則:(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有____________。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是__________________________,實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是

__________________________________________________。(3)在(2)的基礎(chǔ)上,某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M,往沙桶中裝入適量的細(xì)沙,用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m,讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn),測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1<v2)。則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_(kāi)___________________(用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量)?！窘馕觥?1)實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)能增加量和總功是否相等,故需要求出總功和動(dòng)能,故還要天平和刻度尺。(2)沙和沙桶加速下滑,其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力,設(shè)拉力為FT,根據(jù)牛頓第二定律得,對(duì)沙和沙桶mg-FT=ma,對(duì)滑塊FT=Ma,解得FT=MmgM+m,故當(dāng)m?M時(shí),有FT(3)合力做的功為mgL,實(shí)驗(yàn)探究合力做的功與動(dòng)能變化的關(guān)系,所以本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgL=12M(v22答案:(1)刻度尺、天平(2)沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量平衡摩擦力(3)mgL=12M(v223.(2017·漯河模擬)某學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。導(dǎo)學(xué)號(hào)42722125(1)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平,安裝好實(shí)驗(yàn)器材,從圖乙中讀出兩光電門中心之間的距離s=______cm。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(qǐng)你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決辦法:

______________________。(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(dòng)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(hào))。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(dòng),鉤碼重力大于細(xì)繩拉力【解析】(1)要定量探究繩拉力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系,也就是驗(yàn)證mgx=12Mv2(2)分析小車受力可知,在平衡摩擦力的基礎(chǔ)上,使細(xì)繩與木板平行是為了讓細(xì)繩的拉力充當(dāng)小車所受合外力,故D正確。(3)紙帶上打出的點(diǎn)少,說(shuō)明小車的加速度過(guò)大,故可以增加小車質(zhì)量(在小車上加上適量的砝碼)。(4)在此實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)牛頓第二定律可知,鉤碼的重力大于細(xì)繩的拉力,而實(shí)驗(yàn)中用重力代替拉力會(huì)導(dǎo)致拉力做功大于小車動(dòng)能增量;如果實(shí)驗(yàn)未平衡摩擦力也會(huì)導(dǎo)致拉力做功大于動(dòng)能增量,故選項(xiàng)C、D正確。答案:(1)刻度尺和天平(包括砝碼)(2)D(3)在小車中增加適量砝碼(4)C、D6.(2017·黃山模擬)某實(shí)驗(yàn)小組為了探究“功與動(dòng)能變化的關(guān)系”,利用如圖所示的裝置,在豎直墻上的A點(diǎn)安裝一個(gè)拉力傳感器,用不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩一端與質(zhì)量為1.00kg的小球C連接,另一端繞過(guò)定滑輪B(可以忽略滑輪大小)與傳感器連接,定滑輪B與A點(diǎn)等高,BD為水平參考線,測(cè)出BC間繩長(zhǎng)L=0.80m。實(shí)驗(yàn)中,使繩始終處于繃直狀態(tài),將小球從距離BD線高h(yuǎn)處由靜止開(kāi)始釋放,從拉力傳感器記錄的拉力變化圖線中讀出拉力的最大值為F。改變h的值,記錄下相應(yīng)的最大拉力F,取H=L-h,g取9.80m/s2,實(shí)驗(yàn)中得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示。h/m0.100.200.300.40…H/m0.700.600.500.40…F/N26.8824.4522.0019.56…(1)當(dāng)H=0.60m時(shí),小球的最大動(dòng)能為_(kāi)_______J,此過(guò)程中外力做功為_(kāi)_______J。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是____________________________________________。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論,推導(dǎo)出F與H之間的關(guān)系為_(kāi)_____________________________________?！窘馕觥?1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)可知,H=0.60m,F=24.45N,小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),動(dòng)能最大,在最低點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律得F-mg=mv2L,Ek=12mv2,解得Ek=5.86