探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)測(cè)試題及解析

1、6探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)測(cè)試題及解析1. (2020銀川一中模擬)某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系。A .小物塊在橡皮筋的作用下彈出，沿水平桌面滑行,匕落點(diǎn)記為Mi;B.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)度都保持一致, 重復(fù)步驟A,小物塊落點(diǎn)分別記為 M2、M3、M4、；C.測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。(1)為求出小物塊拋出時(shí)的動(dòng)能，需要測(cè)量下列物理量中的 (填正確答案標(biāo)號(hào))。A .小物塊的質(zhì)量mB.橡皮筋的原長(zhǎng)xC.橡皮筋的伸長(zhǎng)量限D(zhuǎn).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L(2)將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做的功分別記為Wi、W2、

2、W3、小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離分別記為L(zhǎng)i、L2、L3、若功與速度的平方成正比，則應(yīng)以 W為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)作圖，才能 得到一條直線。(3)若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 (選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。解析：(1)小物塊離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)桌面到地面的高度 h = 2gt2,可計(jì)算出平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，再根據(jù)小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L = vt,可計(jì)算出小物塊拋出時(shí)的速度，根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式Ek1= ：mv2,可求出小物塊拋出時(shí)的動(dòng)能，綜上可知，A、D、E正確。(2)根據(jù)h = 2gt2和L = vt,可得v2 = 2hL2,因?yàn)楣εc速度的平方成正比，

3、所以功與L2成正比，故應(yīng)以W為縱坐標(biāo)、L2為橫坐標(biāo)作圖，才能得到一條直線。(3)由于儀器本身不精確或?qū)嶒?yàn)方法粗略或?qū)嶒?yàn)原理不完善 而產(chǎn)生的誤差屬于系統(tǒng)誤差。實(shí)驗(yàn)中由于小物塊與桌面之間的摩 擦不能忽略而引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差。2.某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器來(lái)探究動(dòng)能定拉力傳感器&B c速度傳感器理。如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到的拉力的大小。在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車通過(guò) A、B時(shí)的速度大小。小車中可以放置祛碼。(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：測(cè)量 和拉力傳感器

4、的總質(zhì)量 mi；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需裝置。將小車停在 C點(diǎn)，接通電源，再 ，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力 及小車通過(guò)A、B時(shí)的速度。在小車中增加祛碼，或 ,重復(fù)的操作。(2)如表是他們測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)，其中m是mi與小車中祛碼質(zhì)量之和，|v22 vi2|是兩個(gè)速度傳感器所記錄速度的二次方差的絕對(duì)值，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量AEk, F是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功。表格中的AEk3 =J, W3=Jo (結(jié)果保留三位有效數(shù)字)數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)m/kg|V22-V12|/ (m2 s 2)AEk/JF/NW/J10.5000

5、.7600.1900.4000.20020.5001.6500.4130.8400.42030.5002.400AEk31.220W341.0002.4001.2002.4201.21051.0002.8401.4202.8601.430(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中的坐標(biāo)紙上作AEk-W圖線。解析：(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放小車;在小車中增加祛碼或減少祛碼來(lái)改變小車的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。1c C 1(2) Ek3= 2mM22 V12| = 2X 0.500 * 2.400 J= 0.600 J;W3 = F3 Lab = 1.220X 0.500

6、 J= 0.610 J。(3) Ek-W圖線如圖所示：答案：小車釋放小車 減少祛碼 (2)0.600 0.610見(jiàn)解析圖3 .如圖甲所示，氣墊導(dǎo)軌上質(zhì)量為 M的滑塊通過(guò)輕質(zhì)細(xì)繩繞過(guò)輕質(zhì)動(dòng)滑輪與拉力傳感器相連，動(dòng)滑輪下懸掛質(zhì)量為 m的鉤碼，滑塊上遮光條寬度為do實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑塊由靜止釋放，測(cè)得遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間為At,拉力傳感器的讀數(shù)為 F。遮光條滑塊拉力傳感器光電門:飛 工 L 1 1入 1 1 1 111111117Z?77?77777777Z!777777777777777777777了 氣墊導(dǎo)軌鉤碼甲(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度如圖乙所示，其讀數(shù)為 cm。(2)某同學(xué)在“探究繩子拉力對(duì)

7、滑塊做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄滑塊的初位置與光電 門的距離L及擋光條通過(guò)光電門的時(shí)間At,測(cè)得多組L和At值。應(yīng)用圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了獲得線性圖像應(yīng)作 圖像 選填“ L-” “ L-f ”或L-四2” ，該圖像的斜率 k=。(3)該同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：繩子拉力F做的功總大于滑塊動(dòng)能的變化量。若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確，出現(xiàn)該情況的可能原因是。A .鉤碼質(zhì)量m未遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量 MB.滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做功C.氣墊導(dǎo)軌沒(méi)有調(diào)節(jié)水平D.沒(méi)有考慮動(dòng)滑輪的質(zhì)量解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為 3 mm,游標(biāo)尺上第12個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)讀 數(shù)為 12X0.05 mm = 0.60

8、 mm,所以最終讀數(shù)為：3 mm+ 0.60 mm = 3.60 mm = 0.360 cm。(2)滑塊通過(guò)光電門的速度v = 方,根據(jù)動(dòng)能定理可知FL = 1m 5 2,解得l = M" 堂，故為了獲得2線性圖彳a應(yīng)作L-T圖像，斜率為k=MF。(3)小車受到的拉力是通過(guò)拉力傳感器獲得的，與鉤碼的質(zhì)量和小車質(zhì)量無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做功，故 B正確；氣墊導(dǎo)軌沒(méi)有調(diào)節(jié)水平，拉力做功的一部分轉(zhuǎn)化為小車的勢(shì)能，故C正確；動(dòng)滑輪的質(zhì)量不會(huì)影響拉力傳感器的拉力大小，故 D錯(cuò)誤。2答案：(1)0.360 (2)L-0 (3)BC4 .某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究動(dòng)能定理。固定

9、并調(diào)整斜槽，使它的末端。點(diǎn)的切線水平，在水平地面上依次鋪放好木板、白紙、復(fù)寫(xiě)紙。將小球從不同的標(biāo)記點(diǎn)由靜止釋放，記錄小球到達(dá)斜槽底 端時(shí)下落的高度H,并根據(jù)落點(diǎn)位置測(cè)量出小球平拋的水平位移x。改變小球在斜槽上的釋放位置，進(jìn)行多次測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下:高度H(h為單位長(zhǎng)度)h2h3h4h5h6h7h8h9h水平位移x(cm)5.59.111.714.215.917.619.020.621.7(1)斜槽傾角為。，小球與斜槽之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為的斜槽底端離地面的高度為y,不計(jì)小球與水平槽之間的摩擦，小球從斜槽上滑下的過(guò)程中，動(dòng)能定理若成立應(yīng)滿足的關(guān)系式是 (2)以H為橫坐標(biāo)，以 為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)

10、作圖，如圖乙所示。(3)由第(1)(2)問(wèn)，可以得出結(jié)論 解析：(1)設(shè)小球離開(kāi)斜槽時(shí)的速度為v,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得：x=vt, y = ;t2聯(lián)立解得：v=x、2yH小球在斜槽上滑下的過(guò)程中，重力和摩擦力做功，則合力做的功為：W=mgHmgos。匚一'=sin 0小球動(dòng)能的變化量AEk=2mv2=x2則小球從斜槽上滑下的過(guò)程中，動(dòng)能定理若成立應(yīng)滿足的關(guān)系式是mgH 1瑞9 =mgx2。(2)根據(jù)以上分析可知，以 H為橫坐標(biāo)，以x2為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖，如題圖乙所示。(3)由第(1)(2)問(wèn)，結(jié)合圖像可得：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，小球運(yùn)動(dòng)到斜槽底端的過(guò)程中，合外力 對(duì)小球所做

11、的功等于動(dòng)能的增量。答案：(1)mgH / 滯0 =導(dǎo)(2)x2 (3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，小球運(yùn)動(dòng)到斜槽底端的過(guò)程中，合外力對(duì)小球所做的功等于小球動(dòng)能的增量5 .用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)補(bǔ)充完整下列實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容。(1)用天平測(cè)量小車和遮光片的總質(zhì)量M、祛碼盤的質(zhì)量 m0；用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d,游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為 cm;按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T之間 的距離s。0123 cm11 II J II IIll1111 II 1111JII ll I II ill 11Llill|ill|llll|llll|01020乙(

12、2)在祛碼盤中放入適量祛碼；適當(dāng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過(guò)光電門A和光電門B的時(shí)間相等。(3)取下細(xì)線和祛碼盤，記下 (填寫(xiě)相應(yīng)物理量及其符號(hào) )。(4)讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)器分別測(cè)出遮光片經(jīng)過(guò)光電門A和光電門B所用的時(shí)間AtA和AtBo(5)在步驟(4)中，小車從光電門 A下滑至光電門B過(guò)程合外力做的總功 W合=，小車動(dòng)能變化量AEk =(用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g),比較 W合和AEk的值，找出兩者之間的關(guān)系。(6)重新掛上細(xì)線和祛碼盤，改變祛碼盤中祛碼質(zhì)量，重復(fù) (2)(5)步驟。(7)本實(shí)驗(yàn)中，以下操作或要求是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差的

13、是 。A .盡量減小兩光電門間的距離sB.調(diào)整滑輪，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行C.祛碼和祛碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量5 mm解析：(1)由于游標(biāo)卡尺是20分度，所測(cè)遮光片的寬度應(yīng)是主尺讀數(shù)與游標(biāo)尺兩讀數(shù)之和，即+ 4 X 0.05 mm = 5.20 mm = 0.520 cm 。(3)在祛碼盤中放入適量祛碼，適當(dāng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過(guò)光電門A和光電門B的時(shí)間相等，這一步目的是使取下細(xì)線和祛碼盤后小車運(yùn)動(dòng)所受合外力等于祛碼和祛碼盤的重 力(m+mo)g,所以當(dāng)取下細(xì)線和祛碼盤時(shí)，記下祛碼盤中祛碼的質(zhì)量m。1(5)小車從光電門A下滑至光電門B過(guò)程中合外力做的總功 W合=(m+m0)gs,小車動(dòng)能變化量 AEk=2M Td； 2-1M 今2，比較W合和 阻的值，找出兩者之間的關(guān)