2019年高三物理一輪復習 必考部分 第5章 機械能及其守恒定律 實驗4 探究動能定理重應用 實驗專練.doc

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2019年高三物理一輪復習 必考部分 第5章 機械能及其守恒定律 實驗4 探究動能定理重應用 實驗專練 1．(多選)用如圖實47所示的裝置做“探究動能定理”的實驗時，下列說法正確的是(　　) 圖實47 A．為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當墊高，使小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動 B．每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣 C．可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值 D．可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值 E．實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源 F．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度 G．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度 【解析】　當小車拉著穿過打點計時器的紙帶做勻速運動時，沿長木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在實驗中可消除摩擦力的影響，A正確；由實驗原理可知，B、C正確，D錯誤；使用打點計時器時都必須先接通電源再釋放小車，E錯誤；橡皮筋拉力做的總功等于小車動能的增加，此動能應為小車獲得的最大動能，所以用打點計時器打下的紙帶測定的是小車的最大速度，F(xiàn)正確、G錯誤． 【答案】　ABCF 2．(xx連云港模擬)為了探究功與速度變化的關(guān)系，現(xiàn)提供如圖實48所示的器材，讓小車在橡皮筋的作用下彈出后沿木板滑行，請思考探究思路并回答下列問題．(打點計時器所接交流電頻率為50 Hz) 圖實48 (1)為了消除摩擦力的影響應采取的措施為___________________________. (2)當我們分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……并起來進行第1次、第2次、第3次……實驗時，每次實驗中橡皮筋拉伸的長度都保持一致，我們把第1次實驗中橡皮筋對小車做的功記為W. 由于橡皮筋對小車做功而使小車獲得的速度可以由打點計時器和紙帶測出，如圖實49所示是其中四次實驗打出的部分紙帶． 圖實49 試根據(jù)以上信息，填寫下表． 次數(shù) 1 2 3 4 橡皮筋對小車做的功 W 小車速度v/(ms－1) v2(m2s－2) 從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：_________________________________. 【解析】　(1)為了消除摩擦力，應將木板固定有打點計時器的一端墊起適當?shù)母叨?，使小車在不接橡皮筋時緩慢勻速下滑． (2)由勻速運動的速度公式v＝，可求出小車的速度，其中x可從題圖中讀出，分別為2.00 cm、2.83 cm、3.46 cm、4.00 cm，交流電頻率為50 Hz，故T＝0.02 s. 次數(shù) 1 2 3 4 橡皮筋對小車做的功 W 2W 3W 4W 小車速度v/(ms－1) 1.00 1.42 1.73 2.00 v2(m2s－2) 1.00 2.02 2.99 4.00 在誤差允許的范圍內(nèi)，橡皮筋對小車做的功與小車速度的平方成正比． 【答案】　見解析 3．(xx常州模擬)某同學在實驗室用如圖實410甲所示的裝置來研究有關(guān)做功的問題． 圖實410 (1)如圖甲所示，在保持M>7m條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于砂和砂桶的總重力，在控制小車質(zhì)量不變的情況下進行實驗．在實驗中，該同學先接通打點計時器的電源，再放開紙帶，已知交流電的頻率為50 Hz.圖乙是在m＝100 g、M＝1 kg情況下打出的一條紙帶，O為起點，A、B、C為過程中3個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有4個點沒有標出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示，則打B點時小車的動能Ek＝________J，從開始運動到打B點時，繩的拉力對小車做的功W＝________J．(保留2位有效數(shù)字，g取9.8 m/s2) (2)在第(1)問中，繩的拉力對小車做的功W大于小車獲得的動能Ek，請你舉出導致這一結(jié)果的主要原因：_________________________.(寫出一種即可) 【解析】　(1)小車拖動紙帶做勻加速直線運動，B為AC的中間時刻，由勻變速直線運動的規(guī)律可得vB＝AC＝，其中xAC＝OC－OA＝19.95 cm，T＝50.02 s＝0.1 s，代入可求得vB＝0.997 5 m/s，所以在B點小車的動能Ek＝Mv≈0.50 J．繩的拉力近似等于砂和砂桶的總重力，所以繩的拉力對小車做的功W＝mgxOB≈0.51 J. (2)若摩擦力沒有完全抵消，小車所受合外力的功還應包含摩擦力做的負功，故拉力的功大于動能的增量；若砂與砂桶的重力不滿足“遠小于小車的重力”的條件，則砂和砂桶的重力大于繩的拉力，若把砂和砂桶的重力近似為拉力，導致拉力做的功大于動能增量． 【答案】　(1)0.50　0.51　(2)摩擦沒有完全抵消；砂與砂桶的重力大于繩的拉力(寫出一種即可) B組　能力提升 4．(xx淮安模擬)某學習小組在“探究功與速度變化關(guān)系”的實驗中采用了如圖實411所示的實驗裝置． 圖實411 (1)將氣墊導軌接通氣泵，通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導軌使之水平，檢查是否調(diào)平的方法是__________________________________. (2)如圖實412所示，游標卡尺測得遮光條的寬度Δd＝________cm.實驗時，將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上，向后拉伸一定的距離，并做好標記，以保證每次拉伸的距離恒定．現(xiàn)測得掛一根橡皮條時，滑塊彈離橡皮條后，經(jīng)過光電門的時間為Δt，則滑塊最后勻速運動的速度表達式為________(用字母表示)． 圖實412 (3)逐根增加橡皮條，記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時間，并計算出對應的速度．則畫出的Wv2圖象應是____________． 【解析】　(1)檢查導軌是否水平的方法：將滑塊輕放在氣墊導軌上，看其是否滑動(或?qū)⒒瑝K輕放在氣墊導軌上，輕推滑塊看是否勻速運動)． (2)Δd＝5 mm＋0.05 mm10＝5.50 mm＝0.550 cm 滑塊勻速運動的速度v＝. (3)由動能定理可知，W＝mv2，故畫出的Wv2圖象應是過坐標原點的一條傾斜直線． 【答案】　(1)將滑塊輕置于氣墊導軌之上，看其是否滑動；或?qū)⒒瑝K輕置于氣墊導軌之上，輕推滑塊看是否勻速運動(其他方法正確同樣得分)　(2)0.550　　(3)過坐標原點的一條傾斜直線 5．(xx太原模擬)某學習小組利用如圖實413所示的裝置驗證動能定理． 圖實413 (1)將氣墊導軌調(diào)至水平，安裝好實驗器材，從圖中讀出兩光電門中心之間的距離s＝________cm； (2)測量擋光條的寬度d，記錄擋光條通過光電門1和2所用的時間Δt1和Δt2，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F，為了完成實驗，還需要直接測量的一個物理量是________________________________________； (3)該實驗________滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量．(填“需要”或“不需要”) 【解析】　(1)由圖可知，s＝70.30 cm－20.30 cm＝50.00 cm. (2)要應用滑塊驗證動能定理，應有關(guān)系式： Fs＝M2－M2 故還應測量滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M. (3)因拉力傳感器直接測出滑塊所受的合外力，并不是用砝碼和砝碼盤的總重力代替合外力做實驗，故沒有必要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量． 【答案】　(1)50.00　(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M　(3)不需要