高考物理一轮复习 专题24 探究动能定理（测）（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

专题24 探究动能定理【满分：110分 时间：90分钟】实验题(共10大题，每小题11分，共110分。)1某同学用如图甲所示装置做“探究合力的功与动能改变量的关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行验证。方法如下：将光电门固定在水平轨道上的B点，用重物通过细线拉小车，保持小车（带遮光条）和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验，每次实验时要求小车都由静止释放。图乙用游标尺测出遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d= cm。如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t，小车到光电门的距离为s，通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是 时才能符合实验要求。ABCD下列实验操作中必要的是 。A调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B必须满足重物的质量远小于小车的质量C必须保证小车由静止状态开始释放【答案】(1)1.050；(2)D (3)C【解析】（1）游标卡尺的主尺读数为10mm，游标读数为：0.05×10mm=0.50mm，所以最终读数为：10mm+0.5mm=10.5mm=1.050cm；【名师点睛】常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项。2某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了如图所示的一套装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、小木块、细沙当连上纸带，释放沙桶时，滑块处于静止要完成该实验，你认为：还需要的实验器材有 实验时首先要做的步骤是 ，为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是 在上述的基础上，某同学测得滑块的质量M往沙桶中装入适量的细沙，测得此时沙和沙桶的总质量m接通电源，释放沙桶，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1<v2）则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示）【答案】天平、刻度尺平衡摩擦力 ，沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量【解析】因为要求动能变化，所以需要求出速度，即根据纸带求速度，需要刻度尺测量长度，动能还和质量有关系，所以还需要天平测量质量为了保证滑块受到的合力等于绳子的拉力，首先需要平衡摩擦力，对沙和沙桶，有，对小车，有，解得：，即当时，有，所以为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量所作的功等于物体动能的变化量，故需要满足【名师点睛】（1）根据实验原理，得到需要验证的表达式，从而确定需要的器材；（2）实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的总质量表示滑块受到的拉力，对滑块受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量等于摩擦力；同时重物加速下降，处于失重状态，故拉力小于重力，可以根据牛顿第二定律列式求出拉力表达式分析讨论；（3）实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，求出合力的功和动能的增加量即可3某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。打点计时器的工作频率为50 Hz。（1）实验中木板略微倾斜，这样做_；A.是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑 B.是为了增大小车下滑的加速度C.可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D.可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动（2）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条合并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放。把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。根据第四次的纸带（如图所示）求得小车获得的速度为_m/s。（保留三位有效数字）（3）若根据多次测量数据画出的W-v图象如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系符合实际的是图_。【答案】（1）CD （2）2.00 （3）C【解析】 4在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，实验装置如图甲所示。让小车在一条橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，此时橡皮筋对小车做的功记为W。然后用完全相同的橡皮筋二条、三条合并在一起分别进行第2次、第3次实验，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，且每次实验中小车获得的速度可由打点计时器所打的纸带求出。打点计时器所用交流电频率为50Hz。（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、_电源（填“交流”或“直流”）和_（填测量工具）。（2）实验中小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面关于平衡小车摩擦阻力的操作正确的是_（填字母序号）。A小车不拖纸带，能够加速下滑即可；B小车不拖纸带，能够匀速下滑即可；C打开打点计时器，小车拖着纸带，能够加速下滑即可；D打开打点计时器，小车拖着纸带，能够匀速下滑即可。（3）实验中不可缺少的操作是_（填字母序号）。A测出小车的质量； B测出橡皮筋的伸长量；C用量角器测出长木板的倾角； D改变橡皮筋条数后将小车从同一位置释放。(4）下列关于此实验操作的说法中，正确的是_（填字母序号）。A实验时要尽量保持木板水平；B打点计时器的电源要等到小车开始做匀速运动时才能打开；C求小车速度时，应取纸带上点迹均匀的部分；D用多条橡皮筋时应适当减小橡皮筋的形变量，以免小车速度过大。(5）分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条并起来进行第一次、第二次、第三次实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度应该保持一致，我们把第一次实验时橡皮筋对小车做的功记为W。由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图所示是其中四次实验打出的纸带。试根据图中的信息，填写下表：（保留三位有效数字）次 数1234橡皮筋对小车的做功W2W3W4W小车速度v（m/s）1.001.422.00速度的平方v2（m2/s2）1.002.004.00从表中数据可以得到的结论：小车合外力做的功与小车的_成正比。【答案】（1）交流；刻度尺；（2）D ；（3）D ；（4）C ；（5）1.73；3.00，速度的平方【解析】 5（1）实验小组用如图所示的装置“探究功与物体速度变化的关系”，某同学分别取1条、2条、3条同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次实验，每次每根橡皮筋拉伸的长度都保持一致，则每次橡皮筋对小车做的功记作W0、2W0、3W0，下列说法正确的是_A为减小实验误差，长木板应水平放置B通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C小车在橡皮筋拉力作用下做匀加速直线运动，当橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动D应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度（2）某同学把每次橡皮筋对小车做的功记作W0、2W0、3W0，对每次打出的纸带进行处理，获得v，v2的数值记录在表格中。W0W02W03W04W05W06W0v/(m·s1)01.01.41.72.02.22.4v2/（m2·s2）011.9请你根据表中的数据作出Wv、Wv2图线。由图线探究功与物体速度变化的关系是。【答案】（1）BD；（2）图线如图；Wv2或做功与物体速度平方成正比。【解析】 6某实验小组采用如图1所示装置探究钩码和木块组成系统的动能定理。实验中，木块碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器的工作频率为f。用天平测出木块的质量为M，钩码的质量为m。图1图2（1）在实验操作过程中，小组某些成员认为：A连接电磁打点计时器的电源应是012 V的低压直流电源B实验时，木块与钩码的质量一定要满足M远大于mC实验时，需要考虑到摩擦阻力D实验时，先接通电源让打点计时器打点，再释放木块让钩码拉着木块拖着纸带运动你认为以上合理的是_。(填写相应的字母)（2）如图2所示是按照正确的实验步骤得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E为打点计时器连续打的六个点(O为打下的第一点)。用刻度尺测出O到D的距离为s，则D点的速度为_。(用s、f表示)（3）木块从静止释放滑行s距离过程中，克服摩擦力做的功为_。(重力加速度为g)【答案】（1）CD（2）（3） 7某实验小组利用如题图甲所示的装置探究功和动能变化的关系，他们将宽度为d的挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门，记录小车通过A、B时的遮光时间，小车中可以放置砝码。（1）实验主要步骤如下：将木板略微倾斜以平衡摩擦力，使得细线拉力做的功等于合力对小车做的功。将小车停在C点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，记录此时小车、小车中砝码和挡光片的质量之和为，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，小车通过A、B时的遮光时间分别为、，则小车通过A、B过程中动能的变化量E=_（用字母、d表示）。在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码，重复的操作。cm 用游标卡尺测量挡光片的宽度d（2）下表是他们测得的多组数据，其中是小车、小车中砝码和挡光片的质量之和，|vv| 是两个速度的平方差，可以据此计算出动能变化量E，取绳上拉力F大小近似等于砝码盘及盘中砝码的总重力，W是F在A、B间所做的功。表格中E3_，W3_(结果保留三位有效数字) 。次数/kg|v-v|/(m/s)2E/JF/NW/J110000380019004000200210000826041308400420310000996E31010W3420001201202420121520001421422860143（3）若在本实验中没有平衡摩擦力，假设小车与水平长木板之间的动摩擦因数为。利用上面的实验器材完成如下操作：保证小车质量不变，改变砝码盘中砝码的数量（取绳上拉力近似为砝码盘及盘中砝码的总重力），测得多组m、的数据，并得到m与的关系图像，如图乙所示。已知图像在纵轴上的截距为b，直线PQ的斜率为k，A、B两点的距离为s，挡光片的宽度为d，则=_(用字母b、d、s、k、g表示)。【答案】（1）；（2），；（3） 8某科技小组用如图甲所示装置验证动能定理，一端固定有定滑轮且带有刻度尺的倾斜气垫导轨固定在水平桌面上，导轨上A点处有一总质量为M带遮光片的长方形滑块，滑块用平行斜面的轻细绳通过定滑轮与一拉力传感器相连，实验步骤如下：用游标卡尺测出遮光片的宽度d；安装好实验器材，给气垫导轨接上气源，然后读出拉力传感器的示数，记为F，同时从气垫导轨刻度尺上读出滑块与光电门之间的距离L；剪断细绳，让滑块滑向光电门，并记录滑块通过光电门的时间t；多次改变滑块与光电门之间的距离，记录相应的L与t的值，结果如表所示。请回答下列问题：（1）用游标卡尺测量遮光片宽度d的测量结果如图乙所示，则 ；（2）剪断细绳后，在滑块从A运动至B的过程中，若动能定理成立，则在本实验中与L的关系式为 ；（3）以L为横坐标，为纵坐标，请在图丙所示的坐标系中描点，并作出图像，根据你所作的图像，本实验 （填“能”或“不能）验证动能定理。【答案】1.00；如图所示： 9某同学用如图1所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为O点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到O之间的距离，并计算出它们与O点之间的速度平方差V2（V2=V 2V 02），填入表：点迹s/cmv2/m2s2O/11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23若测出小车质量为0.2kg，结合如图2的图象可求得小车所受合外力的大小为_N本实验中是否必须满足小桶（含内部沙子）的质量远小于小车的质量_（填是或否）若该同学通过计算发现小车所受合力小于弹簧测力计读数，明显超出实验误差的正常范围你认为主要原因是_【答案】0.25否未平衡摩擦力 10某实验小组欲以图甲装置中的小车（含固定在小车上的挡光片）为研究对象来验证“动能定理”；他们用不可伸长的细线将小车通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的AB两点各安装一个光电门，记录小车通过AB时的遮光时间；若小车质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m；（1）实验中，小车所受摩擦力的功不便测量，故应设法消除摩擦力对小车运动的影响，需要进行的操作是 ；（2）在完成了（1）的操作后，为确保小车运动中受到的合力与砝码盘和盘中砝码的总重力大致相等，m、M应满足关系是 ；（3）用游标卡尺测量挡光片的宽度d如图乙所示，则d= mm，用刻度尺量得A、B之间的距离为L；（4）将小车停在桌面上的C点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，小车通过A、B时的遮光时间分别为t1、t2，已知重力加速度为g，则本实验最终要探究的数学表达式应该是 （用相应的字母m、M、t1、t2、L、d表示）【答案】（1）取下砝码盘，将木板左端适当垫高，使小车能够沿着木板匀速下滑；（2）mM；（3）5.50；（4）mgL=E=M()；