物理大一輪復習題組層級快練第五單元機械能作業(yè)5

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精題組層級快練（二十五）一、選擇題1．某學習小組做探究“合力的功和物體速度變化關系”的實驗如下圖，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為W。當用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，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致．每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．(1)除了圖中已有的實驗器材外,還需要導線、開關、刻度尺和________．(2）實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是________．A．放開小車,能夠自由下滑即可B．放開小車，能夠勻速下滑即可C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(3）若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是________．A．橡皮筋處于原長狀態(tài) B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處 D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線（4)下圖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。65cm，OB＝7。12cm，OC＝8。78cm,OD＝10。40cm，OE＝11.91cm.已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02答案(1）交流電源（2）D(3)B（4)0。83解析（1)打點計時器使用的是交流電，故需要交流電源．（2)實驗中可以適當抬高木板的一側來平衡摩擦阻力．受力平衡時，小車應做勻速直線運動,所以正確的做法是：放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可,故A、B、C項錯誤，D項正確．（3）若木板水平放置，對小車受力分析可知,小車速度最大時小車受到的合力應為零，即小車受到的橡皮筋拉力與摩擦力相等,橡皮筋應處于伸長狀態(tài)；小車在兩個鐵釘?shù)倪B線的左側,尚未到兩個鐵釘?shù)倪B線處，故A、C、D項錯誤，B項正確．(4)所給數(shù)據知BC＝8。78cm－7。12cm＝1。66cm,最大速度vm＝eq\f(1.66×10－2，0。02）m/s＝0.83m2．在探究功與速度變化的關系的實驗中，某實驗小組組裝了一套如圖甲所示的裝置，拉力傳感器固定在小車上，一端與細繩相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大?。┻^打點計時器的紙帶與小車尾部相連接，打點計時器打點周期為T，實驗的部分步驟如下：甲(1)平衡小車所受的阻力:不掛鉤碼，調整木板右端的高度,用手輕推小車，直到打點計時器在紙帶上打出一系列________的點．（2)測量小車和拉力傳感器的總質量M，按圖組裝好儀器，并連接好所需電路，將小車停在打點計時器附近，先接通拉力傳感器和打點計時器的電源，然后________,打出一條紙帶,關閉電源．(3)在打出的紙帶中選擇一條比較理想的紙帶如圖乙所示，在紙帶上按打點先后順序依次取O、A、B、C、D、E等多個計數(shù)點，各個計數(shù)點到O點間的距離分別用hA、hB、hC、hD、hE、……表示，則小車和拉力傳感器在計時器打下D點時的動能表達式為________,若拉力傳感器的讀數(shù)為F,計時器打下A點到打下D點過程中，細繩拉力對小車所做功的表達式為________．(4）某同學以A點為起始點,以A點到各個計數(shù)點動能的增量ΔEk為縱坐標，以A點到各個計數(shù)點拉力對小車所做的功W為橫坐標，得到一條過原點的傾角為45°的直線，由此可以得到的結論是_______________________________________________________________________________________________________________________________________.答案(1）間距相等（2)釋放小車(3）eq\f(M（hE－h(huán)C）2,8T2)F(hD－h(huán)A）（4)外力所做的功等于物體動能的變化量解析（1)當打點計時器能在紙帶上打出一系列間距相等的點時，小車做勻速直線運動,受力平衡．（2)在組裝好實驗裝置的基礎上，進行實驗時應先接通電源，再釋放小車．（3）D點的瞬時速度等于CE段的平均速度，即vD＝eq\f（hE－h(huán)C，2T）,故打下D點時的動能為EkD＝eq\f（1，2)MvD2＝eq\f(M(hE－h(huán)C）2,8T2)；拉力對小車做的功為W＝F(hD－h(huán)A)．(4）因圖線是一條過原點的直線且直線的傾角為45°，可得出方程式ΔEk＝W，故可得結論：外力所做的功等于物體動能的變化量．3．某研究小組設計了一個實驗，來探究自行車的初速度與其克服阻力做功的關系．實驗的主要步驟是：①找一段平直的路面，并在路面上畫一道起點線．②騎上自行車用較快速度駛過起點線時，從車把手處自由釋放一團很容易辨別的橡皮泥．③車駛過起點線后就不再蹬自行車腳蹬,讓車依靠慣性直線繼續(xù)前進；④待車停下,記錄自行車停下時的位置;⑤用卷尺量出起點線到橡皮泥落地點間的距離s、起點線到終點的距離l及車把手處離地高度h.若設自行車在行駛中所受的阻力為f并保持恒定．（1）自行車經過起點線時的速度v＝________；（用已知物理量和所測量得到的物理量表示）(2）自行車經過起點線后克服阻力做功W＝________;（用己知物理量和所測量得到的物理量表示）(3)多次改變自行車經過起點的初速度，重復上述實驗步驟②－④，則每次只需測量上述物理量中的________和________，就能通過數(shù)據分析達到實驗目的．答案（1)seq\r(\f(g,2h）)(2）fl(3)s，l4．(2017·濮陽模擬）質量為1kg的重物自由下落，通過打點計時器在紙帶上記錄下運動的過程，打點計時器所接電源為6V、50Hz的交流電源．如圖甲所示，紙帶上O點為重物自由下落時打點的起點，選取的計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個點（圖中未畫出），各計數(shù)點與O點的距離依次為31。4、70.6、125.4、195.9、282。1、383.8、501。2，單位為mm，重力加速度為9.8m/s2（1)求出B、C、D、E、F各點速度并填入下表．計數(shù)點BCDEF速度（m·s－1)(2)求出重物下落從起點到圖中各點過程中重力所做的功．計數(shù)點BCDEF功（J)（3)適當選擇坐標軸，在圖乙中作出重力做的功與速度的相關量之間的關系圖．圖中縱坐標表示________，橫坐標表示________，由圖可得重力所做的功與________成________關系．答案（1）1。181.571.962.352.74(2)0。691。231.922.763.76（3)見解析圖重力做的功WG速度的平方v2速度的平方v2正比解析(1）各點速度由公式v＝eq\f(Δx，Δt），求出vB＝eq\f（AC，Δt)＝eq\f((125.4－31。4）×10－3,4×0.02)m/s≈1.18m/s，同理vC≈1。57m/s，vD≈1.96m/s,vE≈2.35m/s,vF≈2。74m/s(2）由重力做的功W＝mgΔx求出WB＝mgOB＝1×9.8×70。6×10－3J≈0.69J，同理WC≈1.23J，WD≈1.92J，WE≈2。76J,WF≈3.76J（3）如圖所示．由圖可得重力所做的功與速度的平方v2成正比．5．圖中所示的裝置可用來探究做功與速度變化的關系．傾角為θ的斜面體固定在實驗臺上，不計斜面摩擦．將光電門固定在斜面體的底端O點，將小球從斜面上的不同位置由靜止釋放．釋放點到光電門的距離d依次為5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm（1）用游標卡尺測量鋼球的直徑，如圖乙所示，鋼球的直徑D＝________cm。（2)該實驗________（選填“需要"或者“不需要"）測量小球質量；小球通過光電門經歷的時間為Δt，小球通過光電門的速度為________（填字母)，不考慮誤差的影響，從理論上來說，該結果________（選填“〈”“>”或“＝")球心通過光電門的瞬時速度．（3）為了探究做功與速度變化的關系，依次記錄的實驗數(shù)據如下表所示．實驗次數(shù)123456d/×10－25。0010.0015。0020.0025.0030.00v/(m·s－1)0。690。981。201。391。551.70v2/(m·s－1）20。480.971.431.922.412.86eq\r（v）(m·s－1）1/20。830.991.101.181。241.30從表格中數(shù)據分析能夠得到關于“做功與速度變化的關系”的結論是________________________________________________________________________．畫出說明這一結論的圖像．【答案】（1)0。5620～0.5623(2)不需要D/Δt〈(3）合外力做功與小球通過光電門時速度的平方（或者變化量)成正比圖像見解析【解析】（1）螺旋測微器:固定刻度為5.5mm，可動刻度為12。2×0。01mm＝0。122mm，則讀數(shù)為5.5mm＋0。122mm＝5.622mm＝0。5622cm(2)根據動能定理mgdsinθ＝eq\f(1，2）mv2，本實驗要驗證v2＝2gdsinθ,故不需要測量小球的質量．由平均速度表示經過光電門時的速度，故小球通過光電門的速度為v＝eq\f（D,Δt).根據勻變速直線運動的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個過程中中間時刻速度，所以鋼球通過光電門的平均速度＜鋼球球心通過光電門的瞬時速度．(3）根據表格中記錄的數(shù)據可得，物體的位移d與速度的平方接近正比例關系，所以可選擇v2為坐標系的縱坐標．將表格中的數(shù)據在v2.d坐標系中描點連線如圖．從圖像得到的直接結論是d與v2成正比；從而間接得到做功與物體速度變化的規(guī)律是合外力做功與v2成正比．6．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,先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點．（1)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,計算出它們與零點的速度平方差Δv2＝v2－v02，彈簧測力計的讀數(shù)為F，小車的質量為m，然后建立Δv2－x坐標系，通過描點法得到的圖像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)（2）若測出小車質量為0.4kg，結合圖像可求得小車所受合外力的大小為________答案(1)eq\f(2F,m）（2）1解析(1)根據動能定理可知Fx＝eq\f(1，2)mΔv2，所以理論上Δv2＝eq\f(2F,m）x∝x，Δv2－x圖像為過原點的直線，直線的斜率k＝eq\f(2F，m）。(2）結合圖像可知k＝eq\f(2F,m)＝5N/kg，所以F＝1N.7．為了測定一小球與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)，某同學設置了如圖甲所示的實驗裝置：水平桌面左端固定一個豎直放置的光滑圓弧軌道，圓弧軌道底端與水平桌面相切于C點，桌面CD長L＝1m，高h2＝0。5①將小球從圓弧軌道上由靜止釋放，通過水平桌面后從D點飛出做平拋運動，最后落到水平地面上，設小球從D點飛落到水平地面后用刻度尺測出小球落地的水平距離為x.②改變小球在圓弧軌道面的高度h1，然后多次重復實驗步驟①。試分析下列問題：（1）試寫出小球經過D點時的速度vD與x的關系表達式vD＝________．(2）根據實驗所得到的數(shù)據最后作出了如圖乙所示的圖像，根據該圖像求得小球與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)μ＝________．答案(1）x