2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)24探究動(dòng)能定理含解析魯科版

PAGEPAGE7課時(shí)作業(yè)24試驗(yàn)：探究動(dòng)能定理時(shí)間：45分鐘1．為了探究力對(duì)初速度為零的物體做功與物體獲得速度的關(guān)系，某試驗(yàn)小組采納如圖甲所示的裝置進(jìn)行試驗(yàn)．(1)試驗(yàn)小組按正確的操作步驟，將木板一端傾斜來(lái)平衡摩擦力，打出如圖乙中所示的三條紙帶，其中符合試驗(yàn)要求的是B.(2)下列關(guān)于橡皮筋及其做功的說法正確的是AB.A．橡皮筋做功的值不須要測(cè)量B．增加規(guī)格相同的橡皮筋條數(shù)，使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加C．在小車運(yùn)動(dòng)的過程中，橡皮筋始終對(duì)其做功D．將橡皮筋的長(zhǎng)度拉伸為原來(lái)的兩倍，橡皮筋做的功增加了兩倍解析：(1)當(dāng)正確平衡摩擦力后，小車應(yīng)拖著紙帶在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)，紙帶上的點(diǎn)跡應(yīng)當(dāng)勻稱分布，故選B；(2)本試驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W…，所采納的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次試驗(yàn)中，使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一樣．當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功為W，用2條、3條…橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…試驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功分別是2W、3W…，則橡皮筋做功的值不須要測(cè)量，增加規(guī)格相同的橡皮筋條數(shù)，可使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加，故選A、B.2.某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究功與速度變更的關(guān)系．(1)小物塊在橡皮筋的作用下彈出，沿光滑水平桌面滑行，之后做平拋運(yùn)動(dòng)落至水平地面上，落地點(diǎn)記為M1；(2)在釘子上分別套上2條、3條、4條…同樣的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一樣，重復(fù)步驟(1)，小物塊落地點(diǎn)分別記為M2、M3、M4….(3)測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．①為求出小物塊從桌面拋出時(shí)的動(dòng)能，須要測(cè)量下列物理量中的ADE(填正確答案標(biāo)號(hào)，g已知)．A．小物塊的質(zhì)量mB．橡皮筋的原長(zhǎng)xC．橡皮筋的伸長(zhǎng)量ΔxD．桌面到地面的高度hE．小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L②將幾次試驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做的功分別記為W1、W2、W3…，小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離分別記為L(zhǎng)1、L2、L3…，若功與速度的平方成正比，則應(yīng)以W為縱軸、L2(填“L”或“L2”)為橫軸作圖，才能得到一條直線．③假如小物塊與桌面之間的摩擦不能忽視，則由此引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)．解析：(3)①小物塊離開桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，依據(jù)桌面到地面的高度h＝eq\f(1,2)gt2，可計(jì)算出平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，再依據(jù)小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L＝v0t，可計(jì)算出小物塊離開桌面時(shí)的速度，依據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，還須要知道小物塊的質(zhì)量，故A、D、E正確，B、C錯(cuò)誤；②依據(jù)h＝eq\f(1,2)gt2和L＝v0t，可得veq\o\al(2,0)＝eq\f(g,2h)L2，因?yàn)楣εc速度的平方成正比，所以功與L2成正比，故應(yīng)以W為縱軸、L2為橫軸作圖，才能得到一條直線；③一般來(lái)說，從多次測(cè)量揭示出的試驗(yàn)誤差稱為偶然誤差，不能從多次測(cè)量揭示出的試驗(yàn)誤差稱為系統(tǒng)誤差．由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽視，則由此引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差．3．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)谠囼?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、細(xì)砂．當(dāng)小車連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小砂桶時(shí)，釋放小砂桶，小車處于靜止?fàn)顟B(tài)．(1)本試驗(yàn)還須要的試驗(yàn)器材有刻度尺、天平．(2)試驗(yàn)時(shí)為了保證小車受到的合力與砂桶的總重力大小近似相等，砂和砂桶的總質(zhì)量應(yīng)滿意的試驗(yàn)條件是砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，試驗(yàn)時(shí)首先要進(jìn)行的步驟是平衡摩擦力．(3)在(2)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱得小車的質(zhì)量為M.往砂桶中裝入適量的細(xì)砂，用天平稱出此時(shí)砂和砂桶的總質(zhì)量為m.讓砂桶帶動(dòng)小車加速運(yùn)動(dòng)．用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)狀況，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和打下這兩點(diǎn)時(shí)小車的速度大小v1與v2(v1<v2)．則本試驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgL＝eq\f(1,2)M(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))．(用題中的字母表示試驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量)解析：(1)試驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)能增加量和總功是否相等，故須要測(cè)量小車、砂和砂桶的質(zhì)量，所以須要天平，紙帶處理須要測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，所以還須要刻度尺；(2)砂和砂桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力大小為T，依據(jù)牛頓其次定律，對(duì)砂和砂桶有mg－T＝ma，對(duì)小車有T＝Ma，解得T＝eq\f(M,M＋m)mg，故當(dāng)M?m時(shí)，有T≈mg，小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力大小等于小車受到的合力，則應(yīng)當(dāng)用重力的下滑重量來(lái)平衡摩擦力，故可以將長(zhǎng)木板的一端墊高；(3)總功為W＝mgL，動(dòng)能增加量為ΔEk＝eq\f(1,2)M(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))，則須要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgL＝eq\f(1,2)M(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))．4．某試驗(yàn)小組利用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置來(lái)探究做功與物體動(dòng)能變更的關(guān)系，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.(1)該小組成員用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d＝0.435cm，用天平測(cè)得滑塊與遮光條的總質(zhì)量為M，鉤碼的質(zhì)量為m(2)試驗(yàn)前調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平，試驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間Δt＝1.0×10－2s，則滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v＝0.44m(3)在本試驗(yàn)中為了確保細(xì)線拉力所做的功與鉤碼重力所做的功近似相等，則滑塊與遮光條的總質(zhì)量M與鉤碼的質(zhì)量m間的關(guān)系應(yīng)滿意M?(填“?”“?”或“＝”)m.(4)本試驗(yàn)中還須要測(cè)量的物理量是滑塊釋放時(shí)遮光條到光電門的距離x.解析：(1)由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可得遮光條的寬度為d＝4mm＋0.05×7mm＝4.35mm＝0.435cm；(2)滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為v＝eq\f(d,Δt)＝0.44m/s；(3)令細(xì)線拉力為T，則有T＝Ma及mg－T＝ma，T＝eq\f(Mmg,m＋M)＝eq\f(mg,\f(m,M)＋1)，所以只有滿意M?m時(shí)，細(xì)線拉力才近似等于鉤碼重力，細(xì)線拉力所做的功與鉤碼重力做的功才近似相等；(4)細(xì)線拉力做的功為W＝mgx，即須要測(cè)量滑塊釋放時(shí)遮光條到光電門的距離x.5．如圖甲所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)狀況．利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的試驗(yàn)．(1)試驗(yàn)中，須要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是把長(zhǎng)木板右端墊高．(填“把長(zhǎng)木板右端墊高”或“變更小車的質(zhì)量”)．在不掛重物且計(jì)時(shí)器打點(diǎn)(填“計(jì)時(shí)器不打點(diǎn)”或“計(jì)時(shí)器打點(diǎn)”)的狀況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消退了摩擦力和其他阻力的影響．(2)接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O.在紙帶上依次取A、B、C等若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T.測(cè)得A、B、C等各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3等，如圖乙所示．試驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg，從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，拉力對(duì)小車做的功W＝mgx2，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v＝eq\f(x3－x1,2T).(3)假設(shè)已經(jīng)完全消退了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量滿意遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖丙中正確反映v2-W關(guān)系的是A.解析：本題考查探究動(dòng)能定理試驗(yàn)的留意事項(xiàng)和數(shù)據(jù)處理．(1)平衡摩擦力和其他阻力的方法是把木板右端墊高，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再讓小車滑下，當(dāng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，就意味著摩擦力和其他阻力被抵消了．(2)由于近似認(rèn)為小車所受拉力等于重物重力，可知拉力做功為W＝mgx2；在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某段時(shí)間中間時(shí)刻的速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度，所以B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度，即v＝eq\f(sAC,2T)＝eq\f(x3－x1,2T).(3)假如試驗(yàn)中完全消退了摩擦力和其他阻力，若重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，那么重物重力做的功就等于重物和小車動(dòng)能的增加量，即W＝eq\f(1,2)(M＋m)v2，其中W＝mgh，本試驗(yàn)中m、M均為定值，所以v2與W成正比．6．為了探究動(dòng)能變更與合外力做功的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)方案：第一步：把長(zhǎng)木板附有滑輪的一端墊起，把質(zhì)量為M的滑塊通過細(xì)繩與質(zhì)量為m的帶夾子的重錘跨過定滑輪相連，重錘下連一穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示．其次步：保持長(zhǎng)木板的傾角不變，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長(zhǎng)木板靠近滑輪處，取下細(xì)繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后接通電源，釋放滑塊，使之從靜止起先向下加速運(yùn)動(dòng)，打出紙帶，如圖乙所示．打出的紙帶如圖丙所示．請(qǐng)回答下列問題：(1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為Δt，O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一點(diǎn)，依據(jù)紙帶求滑塊運(yùn)動(dòng)的速度，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)滑塊運(yùn)動(dòng)的速度vB＝eq\f(x3－x1,2Δt).(2)已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，要測(cè)出某一過程合外力對(duì)滑塊做的功還必需測(cè)出這一過程滑塊下滑的位移x(寫出物理量名稱及符號(hào)，只寫一個(gè)物理量)，合外力對(duì)滑塊做功的表達(dá)式W合＝mgx.(3)算出滑塊運(yùn)動(dòng)OA、OB、OC、OD、OE段合外力對(duì)滑塊所做的功W以及在A、B、C、D、E各點(diǎn)的速度v，以v2為縱軸、W為橫軸建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)作出v2－W圖象，可