高三物理一輪復(fù)習(xí)跟蹤演練強化提升實驗五探究動能定理

PAGE4-實驗五探究動能定理跟蹤演練·強化提升【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)系的實驗裝置如圖甲所示,小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行。用1條橡皮筋時對小車做的功記為W,當(dāng)用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時,每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致。實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出。(1)木板水平放置,小車在橡皮筋作用下運動,當(dāng)小車速度最大時,關(guān)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.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)B.橡皮筋恰好恢復(fù)原長C.小車緊靠著打點計時器D.小車已超過兩個鐵釘?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的電源下打點計時器記錄的一條紙帶,為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的________(選填“A～F”或“F～I”)部分進行測量,速度大小為________m/s。(3)通過該實驗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____________(用本問中的字母表達)?！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。若不進行平衡摩擦力操作,則當(dāng)橡皮筋的拉力等于摩擦力時,速度最大,本題中木板水平放置,顯然沒有進行平衡摩擦力的操作,因此當(dāng)小車的速度最大時,橡皮筋仍處于伸長狀態(tài),故B、C、D錯誤,A正確。(2)小車在橡皮筋的作用下做加速運動,橡皮筋做功完畢,則速度達到最大,此后做勻速運動,因此勻速時的速度,即為該過程中的最大速度,故為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶點距均勻的部分進行測量,即F～I,所以速度為v=0.0152(3)由動能定理可知,合力做的功應(yīng)等于物體動能的變化量,所以W與v2成正比,即W∝v2。答案:(1)A(2)F～I0.76(3)W∝v22.(2017·鄭州模擬)某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證“動能定理”,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點計時器所用的學(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)線通過滑輪掛上空的小沙桶時,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,要完成該項實驗,則:(1)你認(rèn)為還需要的實驗器材有____________。(2)實驗時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)滿足的實驗條件是__________________________,實驗時首先要做的步驟是

__________________________________________________。(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,用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m,讓沙桶帶動滑塊加速運動,用打點計時器記錄其運動情況,在打點計時器打出的紙帶上取兩點,測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2(v1<v2)。則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為____________________(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)?！窘馕觥?1)實驗要驗證動能增加量和總功是否相等,故需要求出總功和動能,故還要天平和刻度尺。(2)沙和沙桶加速下滑,其對細(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,對沙和沙桶mg-FT=ma,對滑塊FT=Ma,解得FT=MmgM+m,故當(dāng)m?M時,有FT(3)合力做的功為mgL,實驗探究合力做的功與動能變化的關(guān)系,所以本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為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證動能定理。導(dǎo)學(xué)號42722125(1)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平,安裝好實驗器材,從圖乙中讀出兩光電門中心之間的距離s=______cm。合適的點計算小車速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下,請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法:

______________________。(4)他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功,經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些。這一情況可能是下列哪些原因造成的________(填字母代號)。A.在接通電源的同時釋放了小車B.小車釋放時離打點計時器太近C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D.鉤碼做勻加速運動,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能變化的關(guān)系,也就是驗證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)紙帶上打出的點少,說明小車的加速度過大,故可以增加小車質(zhì)量(在小車上加上適量的砝碼)。(4)在此實驗中,根據(jù)牛頓第二定律可知,鉤碼的重力大于細(xì)繩的拉力,而實驗中用重力代替拉力會導(dǎo)致拉力做功大于小車動能增量;如果實驗未平衡摩擦力也會導(dǎo)致拉力做功大于動能增量,故選項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)某實驗小組為了探究“功與動能變化的關(guān)系”,利用如圖所示的裝置,在豎直墻上的A點安裝一個拉力傳感器,用不可伸長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點等高,BD為水平參考線,測出BC間繩長L=0.80m。實驗中,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,實驗中得到的部分?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,小球的最大動能為________J,此過程中外力做功為________J。(2)實驗結(jié)論是____________________________________________。(3)根據(jù)實驗結(jié)論,推導(dǎo)出F與H之間的關(guān)系為______________________________________?！窘馕觥?1)根據(jù)實驗中得到的數(shù)據(jù)可知,H=0.60m,F=24.45N,小球運動到最低點時,動能最大,在最低點根據(jù)牛頓第二定律得F-mg=mv2L,Ek=12mv2,解得Ek=5.86