（新課標）2020高考物理一輪復習 課時作業(yè)25 實驗：探究動能定理（含解析）新人教版

實驗：探究動能定理選擇題1(2018·衡陽二模)現(xiàn)提供了如圖甲所示的實驗器材，來探究“合外力做的功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗，由圖可知：(1)平衡摩擦力時，小車是否要掛紙帶_(填“要”或“不要”)；(2)在某次實驗中，得到如圖乙所示的一條紙帶，在A、B、C三個計數(shù)點中應該選用_(選填“A”“B”或“C”)點的速度才符合實驗要求；(3)某同學采用如圖甲所示的裝置來做實驗，先使小車不連接橡皮筋，發(fā)現(xiàn)小車在木板上加速下滑那么，在橡皮筋彈力的作用下，合外力對小車所做的功_(選填“大于”“小于”或“等于”)橡皮筋彈力所做的功答案(1)要(2)C(3)大于解析(1)小車運動時，受到木板的阻力以及紙帶與打點計時器間的摩擦阻力，所以平衡摩擦力時，小車需要掛紙帶(2)橡皮筋恢復原長后，小車做勻速直線運動，所以選用C點的速度才符合實驗要求(3)小車不連接橡皮筋，發(fā)現(xiàn)小車在木板上加速下滑，可知木板傾斜在橡皮筋彈力的作用下，合外力對小車所做的功大于橡皮筋彈力做的功2(2018·江蘇一模)小明所在的實驗小組，為探究“拉力做功與物體動能變化的關(guān)系”，他們在實驗室組裝了一套如圖甲所示的裝置已知小車的質(zhì)量為M200 g，該小組的同學想用鉤碼的重力作為小車受到的合外力，為了實現(xiàn)這個想法，必須要先平衡摩擦力，并選擇適當?shù)你^碼(1)平衡摩擦力時，下列操作正確的是_A掛上鉤碼，放開沒有紙帶的小車，能夠自由下滑即可B掛上鉤碼，輕推沒有紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可C不掛鉤碼，放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可(2)他們在實驗室找到的鉤碼質(zhì)量有10 g、20 g、50 g和100 g的，應選擇質(zhì)量為_的鉤碼最為合適(3)該實驗小組打下一條紙帶，將紙帶上打的第一個點標為“0”，且認為打“0”時小車的速度為零，其后依次標出計數(shù)點1、2、3、4、5、6(相鄰2個計數(shù)點間還有4個點未畫)，量出計數(shù)點3、4、5到計數(shù)點0的距離分別為x1、x2和x3，如圖乙所示已知打點計時器的打點周期為T，小車的質(zhì)量為M，鉤碼質(zhì)量為m，重力加速度為g，則在打計數(shù)點0到4的過程中，小車的動能增量為_(4)通過多次試驗并計算，小明發(fā)現(xiàn)，小車動能的增量總略小于mgx.你認為造成這樣的原因可能是_.答案(1)D(2)10 g(3)M()2(4)由于鉤碼做加速運動，所以細繩對小車的拉力小于鉤碼的重力mg解析(1)在平衡摩擦力時，不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可，故A、B、C三項錯誤，D項正確；故選D項(2)在實驗過程中要保證小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量，故鉤碼的質(zhì)量選擇10 g(3)打4點時的瞬時速度為：v故小車的動能增量為：EkM()2.(4)小車在鉤碼的拉力作用下，小車和鉤碼一起做勻加速運動，所以細繩對小車的拉力小于鉤碼的重力3(2018·山東模擬)一課外實驗小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，用來探究拉力對小車做功跟小車動能的關(guān)系M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為沙和沙桶的質(zhì)量(兩光滑滑輪質(zhì)量均不計，木板上的輕質(zhì)細線與木板平行，不計空氣阻力)實驗時，一定要進行的操作是_A用天平測出沙和沙桶的質(zhì)量mB用天平測出帶滑輪的小車的質(zhì)量MC將長木板右端適當墊高，以平衡摩擦力D小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)E為減小誤差，實驗中一定要沙和沙桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M(2)如圖為實驗中打出的紙帶，已知打點頻率為f，選取某一個打的點為計數(shù)點0，然后每隔4個點選一個計數(shù)點，依次記為1、2、3、4、5、6，各計數(shù)點到0點的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6.實驗中測出小車的質(zhì)量M，力傳感器顯示拉力為F，從計數(shù)點1到5的過程中，外力對小車做的功為_，小車動能的變化為_(用本問所給的字母表示)答案(1)BCD(2)2F(s5s1)M解析(1)A項，該實驗中，探究拉力做功與M動能變化量的關(guān)系，拉力的大小用力傳感器得出，不需要用沙和沙桶的重力表示，不需要滿足沙和沙桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M，故A項錯誤，E項錯誤B項，實驗中需要得出M動能的變化量，則需要測出帶滑輪的小車質(zhì)量，故B項正確C項，實驗中認為繩子拉力為小車的合力，所以需要平衡摩擦力，故C項正確D項，小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)，故D項正確故選B、C、D三項(2)拉力傳感器的示數(shù)為F，則小車所受的合力為2F，則外力做功W2F(s5s1)，點1的瞬時速度v1，點5的瞬時速度v5，則小車動能的變化量EkMv52Mv12M()4(2018·陜西三模)某興趣小組的實驗裝置如圖甲所示，通過電磁鐵控制的小球從A點自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門B時，通過與之相連的毫秒計時器(圖中未畫出)記錄擋光時間t，測出A、B之間的距離h.實驗前應調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束(1)用10分度游標卡尺測得小球直徑如圖乙所示，則小球直徑為_ cm，某次小球通過光電門B時，毫秒計時器的讀數(shù)為3×103 s，則該次小球通過光電門B時的瞬時速度大小v_ m/s.(2)興趣小組用該套裝置進行“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實驗時，調(diào)節(jié)光電門B的位置，計算出小球每次通過光電門B的速度v1、v2、v3、v4，并測出小球在A、B間的下落高度h1、h2、h3、h4，然后繪制了如丙圖所示的h­v圖像若為了更直觀地看出h和v的函數(shù)關(guān)系，他們下一步應該重新繪制_Ah­v2圖像Bh­圖像Ch­圖像 Dh­圖像答案(1)1.143.8(2)A解析游標卡尺主尺讀數(shù)為：1.1 cm，游標尺上第4個刻度與上面對齊，故讀數(shù)為：4×0.1 mm0.4 mm0.04 cm，故最終讀數(shù)為：1.1 cm0.04 cm1.14 cm0.011 4 m；利用小球通過光電門的平均速度代替瞬時速度，因此有：vB m/s3.8 m/s(2)小球從A點自由下落，所以有：mghmv20，若為了更直觀地看出h和v的函數(shù)關(guān)系，應該繪制h­v2圖像5(2018·河南一模)如圖1是一實驗小組“探究外力做功與速度變化的關(guān)系”的實驗裝置，將光電門固定在軌道上的B點，質(zhì)量為M的小車中放置了N個相同的鉤碼，需要增加細繩上的拉力時，每次從小車里拿出一個鉤碼掛到繩子下端，讓小車從位置A由靜止釋放，記下遮光條的擋光時間(1)實驗開始前該小組將兩個同樣寬度的遮光條分別固定在小車的前端和后端，將長木板的右端墊高，不掛鉤碼，輕推小車使小車運動，若滿足_，則說明已經(jīng)平衡了摩擦力(2)將小車后端的遮光條去掉，測出A、B之間的距離x，用游標卡尺測出光電門遮光條的寬度如圖2所示，則d_ cm；某次實驗時將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間t2×102 s，則小車經(jīng)過光電門時的速度為_ m/s.(3)依次從小車中取出鉤碼掛在左端細繩上，讓小車從位置A由靜止釋放，并記下對應遮光條通過光電門的時間t，處理數(shù)據(jù)時，該小組作出了鉤碼個數(shù)n和擋光時間t關(guān)系如圖3，通過n­關(guān)系圖線，可以得出的結(jié)論是_.答案(1)前后兩個遮光條的擋光時間相等(2)0.5200.26(3)重力對鉤碼做功與鉤碼和小車組成的系統(tǒng)動能增加量成正比解析(1)摩擦力平衡后，不掛鉤碼，輕推小車使得小車沿長木板運動，則小車將做勻速運動，兩擋光條的擋光時間相等；(2)如圖可知，擋光條的寬度為d5 mm0.05×4 mm5.20 mm0.520 cm，小車通過光電門的速度為v0.26 m/s；(3)由圖可知，鉤碼個數(shù)n與成正比，重力對鉤碼做功為nmgx，系統(tǒng)動能增加量為(Mnm)，由此可知：重力對鉤碼做功與鉤碼和小車組成的系統(tǒng)動能增加量成正比6(2018·深圳模擬)某同學利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系()小物塊在橡皮筋的作用下彈出，沿光滑水平桌面滑行之后平拋落至水平地面上，落點記為M1；()在釘子上分別套上2條、3條、4條相同的橡皮筋，每次都將小物塊拉到虛線上的同一位置，重復步驟()，小物塊落點分別記為M2、M3、M4；()測量相關(guān)數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理(1)為求出小物塊拋出時的動能，下列物理量中需要測量的是_(填寫正確答案標號)A小物塊的質(zhì)量mB橡皮筋的原長xC橡皮筋的伸長量xD桌面到地面的高度hE小物塊拋出點到落地點的水平距離L(2)將幾次實驗中橡皮筋對小物塊做功分別為W1、W2、W3、，小物塊拋出點到落地點的水平距離分別記為L1、L2、L3、.如果功與速度的平方成正比，則在W、L的關(guān)系曲線中，應以W為縱坐標、_為橫坐標作圖，才能得到一條直線(3)若求出n次實驗中小物塊每次拋出時的速度v1、v2、v3作出W­v圖像，則下列圖像符合實際的是_(4)由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略，則由此引起的誤差屬于_(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)答案(1)ADE(2)L2(3)D(4)系統(tǒng)誤差解析(1)小球離開桌面后做平拋運動，根據(jù)桌面到地面的高度hgt2，可計算出平拋運動的時間，再根據(jù)小物塊拋出點到落地點的水平距離Lv0t，可計算出小球離開桌面時的速度，根據(jù)動能的表達式Ekmv2，還需要知道小球的質(zhì)量故A、D、E三項正確，B、C兩項錯誤(2)根據(jù)hgt2，和Lv0t，可得v02L2，因為功與速度的平方成正比，所以功與L2成正比，故應以W為縱坐標、L2為橫坐標作圖，才能得到一條直線(3)根據(jù)WEkmv2，可知，W與v的平方成正比，所以W­v圖像應該是拋物線方程，所以D項正確；(4)一般來說，從多次測量揭示出的實驗誤差稱為偶然誤差，不能從多次測量揭示出的實驗誤差稱為系統(tǒng)誤差由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略，則由此引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差7.(2018·山東省模擬)某實驗小組只利用刻度尺測出小滑塊與桌面的動摩擦因數(shù)，裝置設(shè)計如圖傾斜的木板通過一小段弧形軌道與桌面連接，從木板上某一位置釋放小滑塊，小滑塊從木板上滑下后沿桌面滑行，最終垂直桌面邊緣水平拋出測出木板底部離桌面邊緣的距離L，桌面離地高度H，小滑塊的落地點到桌子邊緣的水平距離x.改變傾斜的木板離桌子邊緣的距離(不改變木板的傾斜程度)，并保證每次從木板的同一位置釋放小滑塊重復以上步驟進行多次測量并記錄實驗數(shù)據(jù)(1)保證每次從木板的同一位置釋放小滑塊的目的是_.(2)利用圖像法處理數(shù)據(jù)若以L為縱軸，則應以_為橫軸，擬合直線(在“x、x2、”中選擇填寫)(3)若圖像橫軸和縱軸上的截距分別為a和b，則求得_答案(1)保證每次滑到斜面底端具有相同的速度(2)x2(3)解析(1)保證每次滑到斜面底端具有相同的速度(2)測出木板底部離桌子邊緣的距離L，桌子邊緣離地的高度H，小鐵塊的落地點到桌子邊緣的水平距離x，再設(shè)小鐵塊靜止釋放高度為h，根據(jù)平拋運動規(guī)律，則有：Hgt2，且v那么vx依據(jù)動能定理，則有：mgLmghmv2；即Lx2，若以L為縱軸，則應以x2為橫軸擬合傾斜直線；(4)若圖像橫軸和縱軸上的截距分別為a和b，則有：解得.8