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2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)必?zé)峥键c整合回扣練專題(24)實驗五探究動能定理(原卷版)考點一eq\a\vs4\al(基礎(chǔ)實驗考查)1、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_____(選填“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(yīng)該選用_____(選填“A”“B”或“C”)點的速度才符合實驗要求。
(3)某同學(xué)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。
2、在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中(裝置如圖甲):①下列說法哪一項是正確的___________.(填選項前字母)A.平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細線掛在小車上B.為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠大于小車質(zhì)量C.實驗時,應(yīng)使小車靠近打點計時器由靜止釋放②圖乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分,選取O、A、B、C計數(shù)點,已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz.則打B點時小車的瞬時速度大小為______m/s(保留三位有效數(shù)字).【提分筆記】(1)為使橡皮筋的拉力所做的功為合外力對小車所做的功,必須平衡小車的摩擦力.(2)利用小車拖著紙帶,小車勻速運動則摩擦力才算被平衡,此操作一是可通過紙帶觀察小車是否勻速,二是可同時平衡紙帶運動所受的阻力.3、某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置探究小車動能變化與合力對它所做功的關(guān)系.圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,C為彈簧測力計,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.該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上,從點跡清楚的某點開始記為0點,順次選取5個點,分別測量這5個點到0之間的距離,并計算出它們與0點之間的速度平方差Δv2(Δv2=v2-veq\o\al(2,0)),填入下表:點跡x/cmΔv2/(m2·s-2)0——11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23(1)請以Δv2為縱坐標、x為橫坐標在坐標圖中作出Δv2-x圖象.若測出小車質(zhì)量為0.2kg,結(jié)合圖象可求得小車所受合力的大小為________N.(2)若該同學(xué)通過計算發(fā)現(xiàn)小車所受合力小于彈簧測力計讀數(shù),明顯超出實驗誤差的正常范圍.你認為主要原因是________________,實驗操作中改進的措施是_______________________________________________.【提分筆記】處理實驗數(shù)據(jù)的方法有平均值法、列表法和圖象法,本題主要用了后兩種方法處理實驗數(shù)據(jù).列表法的優(yōu)點是將數(shù)據(jù)列成表格,可以簡明地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系,便于檢查測量結(jié)果和運算是否合理,有助于發(fā)現(xiàn)和分析問題,而且列表法還是圖象法的基礎(chǔ).圖象法的優(yōu)點是通過作圖可以找到或反映物理量之間的變化關(guān)系,并便于找出其中的規(guī)律,確定對應(yīng)量的函數(shù)關(guān)系.考點二eq\a\vs4\al(創(chuàng)新實驗考查)本實驗可從下列兩個方面改進創(chuàng)新1.實驗器材的改進:用拉力傳感器測量拉力,用速度傳感器測量速度.2.實驗方案的創(chuàng)新(1)利用自由落體運動探究功和動能的關(guān)系.(2)研究小車以不同的初速度沿粗糙水平面滑動的距離,得出小車的初動能大小與克服摩擦力做功的情況,也可探究動能定理.(3)讓小球從斜面上某高處滾下,然后做平拋運動等.4、(2020·新課標Ⅲ卷)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置驗證動能定理。調(diào)整木板的傾角平衡摩擦阻力后,掛上鉤碼,鉤碼下落,帶動小車運動并打出紙帶。某次實驗得到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示。已知打出圖(b)中相鄰兩點的時間間隔為0.02s,從圖(b)給出的數(shù)據(jù)中可以得到,打出B點時小車的速度大小vB=_____m/s,打出P點時小車的速度大小vP=_____m/s(結(jié)果均保留2位小數(shù))。若要驗證動能定理,除了需測量鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量外,還需要從圖(b)給出的數(shù)據(jù)中求得的物理量為_________?!咎岱止P記】信息含義(1)氣墊導(dǎo)軌——不需要平衡摩擦力;(2)光電門——根據(jù)eq\f(d,Δt)計算速度;(3)力傳感器——直接讀出拉力.5、圖甲是小明探究橡皮筋彈力做的功W與小車動能變化ΔEk間的關(guān)系的裝置圖,長木板放在水平桌面上,橡皮筋的兩端分別與小車和擋板相連。實驗中,通過增加橡皮筋的條數(shù)來改變彈力所做的功。(1)下列實驗操作正確的是_____。
A.實驗時,應(yīng)先釋放小車,然后接通電源B.增加橡皮筋條數(shù)時,應(yīng)選取相同的橡皮筋C.每次應(yīng)將小車拉到相同的位置由靜止釋放D.實驗前應(yīng)平衡小車在木板上所受的摩擦力(2)圖乙是實驗中某條紙帶的一部分,相鄰計數(shù)點間時間間隔T=0.1s。為探究橡皮筋彈力做的功W與小車動能變化ΔEk間的關(guān)系,小明用v=QUOTEs1+s22TQUOTE1.38+1.522×0.11.38+1.522×0.1m/s來計算小車的速度。他的算法是否正確?_____((3)圖丙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)所畫出的W-ΔEk圖象,根據(jù)此圖象能否驗證動能定理?_____(選填“能”或“不能”),理由是____________________________。
6、為了探究動能變化與合外力做功的關(guān)系,某同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案:第一步:把長木板附有滑輪的一端墊起,把質(zhì)量為M的滑塊通過細繩與質(zhì)量為m的帶夾子的重錘跨過定滑輪相連,重錘后連一穿過打點計時器的紙帶,調(diào)整木板傾角,直到輕推滑塊后,滑塊沿木板向下勻速運動,如圖甲所示.第二步:保持長木板的傾角不變,將打點計時器安裝在長木板靠近滑輪處,取下細繩和重錘,將滑塊與紙帶相連,使紙帶穿過打點計時器,然后接通電源,釋放滑塊,使之從靜止開始向下加速運動,打出紙帶,如圖乙所示.打出的紙帶如圖丙所示.請回答下列問題:(1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計數(shù)點間的時間間隔為Δt,O點為打點計時器打下的第一點,根據(jù)紙帶求滑塊運動的速度,打點計時器打B點時滑塊運動的速度vB=________.(2)已知重錘質(zhì)量為m,當?shù)氐闹亓铀俣葹間,要測出某一過程合外力對滑塊做的功還必須測出這一過程滑塊________(寫出物理量名稱及符號,只寫一個物理量),合外力對滑塊做功的表達式W合=________.(3)算出滑塊運動OA、OB、OC、OD、OE段合外力對滑塊所做的功W以及在A、B、C、D、E各點的速度v,以v2為縱軸、W為橫軸建立直角坐標系,描點作出v2-W圖象,可知該圖象是一條________,根據(jù)圖象還可求得________.7、如圖所示,某研究性學(xué)習(xí)小組為探究“物體的動能與速度的關(guān)系”設(shè)計了如下實驗:平直軌道B固定在水平桌面上.彈射裝置A固定于軌道上,小球被勁度系數(shù)較大的壓縮彈簧彈出后從軌道端點O滑出做平拋運動落到地面.已知彈簧的彈性勢能的表達式為Ep=eq\f(1,2)kx2,式中的k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量.(1)為減少實驗誤差,彈射裝置距離軌道端點O應(yīng)該________(填“近些”或“遠些”).(2)要探究動能與速度的關(guān)系,實驗中是否一定要測量桌面的高度?________(填“是”或“否”).(3)在實驗過程中改變彈簧的壓縮量x,并測出與其對應(yīng)的小球做平拋運動的水平位移s.實驗數(shù)據(jù)如表所示.次數(shù)12345x(cm)1.02.03.04.05.0s(m)0.320.650.951.081.60在坐標紙中根據(jù)已描出的點作出合理的圖線.(4)根據(jù)(3)中所作出的圖象,可以得出動能Ek與速度v的關(guān)系:____________________.請簡要說明理由________________________________________________________________.8、為驗證“動能定理”,即:合外力對物體做的功等于物體動能的變化,實驗裝置如圖甲,木板傾斜構(gòu)成斜面,斜面B處裝有圖乙所示的光電門。(1)如圖丙,用10分度的游標卡尺測得擋光條的寬度d=_________cm。
(2)裝有擋光條的物塊由A處靜止釋放后沿斜面加速下滑,讀出擋光條通過光電門的擋光時間t,則物塊通過B處時的速度為_________(用字母d,t表示)。
(3)測得A、B兩處的高度差為H,水平距離L;已知物塊與斜面的動摩擦因數(shù)為μ,為了完成實驗,還必須知道的物理量是___________。
(4)如果實驗結(jié)論得到驗證,則以上各物理量之間的關(guān)系滿足:H=___________(用字母表示)。
9、某興趣小組在做探究做功和物體速度變化關(guān)系的實驗前,提出以下幾種猜想:①W∝v,②W∝v2,③W∝eq\r(v),他們的實驗裝置如圖所示,PQ為一傾斜放置的薄木板,實驗開始前,他們共同探究如何測量出小車通過斜面底端Q點的速度.有位同學(xué)認為可以通過實驗改進,不需要測出小車通過Q點的速度,也能完成實驗.他的方案是:①將另一長木板放置在水平桌面.②在薄木板上標出等距離的位置點如1、2、3、4,然后將薄木板傾斜放置,使薄木板與長木板良好接觸且固定兩板.③將小車從薄木板上離長木板最近的位置1釋放,記下小車在長木板上停止的位置x1.④將小車從薄木板上的2、3、4位置釋放,記下小車在長木板上停止的位置x2、x3、x4.⑤用刻度尺測量出各位置點到斜面底部的距離.請思考該同學(xué)的探究思路并回答下列問題:(1)小車從斜面某一位置靜止下滑,通過改變__________________來控制合力所做的功成倍增加;將小車滑到斜面底部的速度的測量轉(zhuǎn)化為______________________的測量.(2)下列對本實驗的說法正確的是________.(填選項前的字母)A.由于薄木板不光滑對實驗結(jié)果影響較大B.薄木板傾斜的角度要大些C.薄木板傾斜的角度要適當小些(3)下表是實驗測得的數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)組1234功W2W3W4W小車在長木板上滑行的距離x(cm)6.129.1012.03①最開始小車到達的位置如圖所示,請將測量的讀數(shù)填入表格空白處.②以合力對小車所做的功為縱坐標,小車在長木板上滑行的距離為橫坐標,根據(jù)測量的數(shù)據(jù)描點畫出的直線斜率是______________________.(填表示的物理量,不填具體的數(shù)據(jù))③根據(jù)表格實驗數(shù)據(jù)可以得出合力對小車做的功與小車獲得的速度關(guān)系為__________________________________________________________.10、如圖所示,氣墊導(dǎo)軌上質(zhì)量為M的滑塊通過輕質(zhì)細繩繞過輕質(zhì)動滑輪與拉力傳感器相連,動滑輪下懸掛質(zhì)量為m的鉤碼,滑塊上遮光條寬度為d。實驗時,滑塊由靜止釋放,測得遮光條通過光電門的時間為Δt,拉力傳感器的讀數(shù)為F。 (1)用游標卡尺測量遮光條寬度,其讀數(shù)為_______cm。
(2)某同學(xué)在“探究繩子拉力對滑塊做功與滑塊動能變化的
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