考点26 实验:探究功与速度变化的关系——备战2022年高考物理考点一遍过.docx
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1、内容要求要点解读探究动能定理低频点。重点理解实验探究方法和图像法处理实验数据的方法一、实验目的探究功与速度变化的关系或验证动能定理(功与速度的平方成正比关系)。二、实验器材1变力做功:橡皮筋、小车、木板、打点计时器和纸带、铁钉等。2恒力做功:钩码、小车、带滑轮的木板、打点计时器和纸带(或光电门)、细绳等。三、主要误差1橡皮筋不能严格相同,使橡皮筋拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比。2钩码的重力作为小车受到的合外力时,钩码质量没有远小于小车质量造成的系统误差。3平衡摩擦力不足或过度。四、注意事项1平衡摩擦力时,小车应拉着纸带,使小车重力沿斜面向下的分力与木板对小车的摩擦力、打点计时器对纸带的阻力平
2、衡。平衡时,打点计时器打出的纸带上点迹间距相等,即小车做匀速直线运动。2变力做功时,测小车速度应选纸带上的点均匀的部分,也就是选小车做匀速运动的部分。3恒力做功时,用光电门测速度,应考虑挡光部分的大小造成的误差。4小车质量应大一些,使力不变时,加速度较小,纸带上打下的点多一些。(2020·江西省新余一中高一月考)某实验小组采用如图甲所示的实验装置来探究功与速度变化的关系(1)下列关于该实验的说法正确的是_A长木板上有打点计时器的一端要适当垫高,以平衡小车运动过程中受到的摩擦力B实验时必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体值C实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要完全相同D应先接通电源,再让小车
3、在橡皮筋的作用下弹出(2)在正确操作的情况下,该小组某次所打的纸带如图乙所示为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度,应选用纸带上的_段进行测量(填“AB”、“BC”或“AC”);若使用的交流电的频率为50 Hz,则小车最终获得的速度是_m/s.【参考答案】(1)AD (2)BC 0.65 【详细解析】(1)A、实验时,由于小车与木板间有摩擦,需将长木板上有打点计时器的一端要适当垫高,从而平衡摩擦力,故A正确;BC、橡皮筋对小车做的功我们没法直接测量,所以我们是通过改变橡皮筋的条数的方法来改变功,为了让橡皮筋的功能有倍数关系就要求将橡皮筋拉到同一位置处,故B、C错误;D、实验时先接通电源,再释放小车
4、,故D正确;故选AD(2)为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度,要测量最大速度,应该选用点迹均匀的部分,即BC段,小车的最终速度1(2020·安徽省太和第一中学高一期末)某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验如图所示,图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的,沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功记为W当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致),每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打的纸带上的点计算出(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、刻度尺和_电源(填“交流”或“直流”);(2)实验中,小车会受到摩擦阻力的作
5、用,可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力,则下面操作正确的是(_)A放开小车,能够自由下滑即可B放开小车,能够匀速下滑即可C放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可D放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是(_)A橡皮筋处于原长状态B橡皮筋仍处于伸长状态C小车在两个铁钉的连线处D小车已过两个铁钉的连线【答案】交流 D B 【解析】(1)1当橡皮筋把小车弹出时,小车的运动情况记录在纸带的点的分布上,通过测量两点间距离,除以时间即可得到速度,所以需要用刻度尺。(2)2由于打点计时器的关系需
6、要使用交流电源摩擦力的组成部分有滚动摩擦,空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦等等,因此应放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可,所以第(2)问选择D。(3)3由于木板水平放置,所以摩擦力还存在当弹力与摩擦力相等时,加速度为零,此时物体速度最大此后弹力变小,而摩擦力不变,物体开始做减速的运动所以答案为B。(2020·内蒙古自治区集宁一中高一月考)某实验小组的同学采用如图1所示的装置(实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面)用打点计时器得到一条纸带后,通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合力对小车所做的功与速度变化的关系图2是实验中得到的一条纸带,点O为纸带上的起始点,A、B、C
7、是纸带上的三个连续的计数点,相邻两个计数点间均有4个点未画出,用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图2所示已知所用交变电源的频率为50Hz,则:(1)打B点时,小车的瞬时速度vB=_m/s(结果保留两位有效数字)(2)实验中,该小组的同学画出小车位移x与速度v的关系图象如图3所示根据该图线形状,某同学对W与v的关系作出的猜想,肯定不正确的是_(填写选项字母代号)AWv2 BWv CW DW
8、v3(3)本实验中,若钩码下落高度为h1时合力对小车所做的功为W0,则当钩码下落h2时,合力对小车所做的功为_(用h1、h2、W0表示)【参考答案】0.80m/s BC 【详细解析】(1)由于相邻两个计数点间均有4个点未画出,则相邻两个计数点时间为,根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻瞬时速度,故:;(2)图象为过原点的曲线,故W与v一定不是正比关系,也一定不是反比关系,所以肯定不正确的是BC;(3)根据功的定义,有,解得:1(2020·任丘市第一中学高一开学考试)如图所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,电火花打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装
9、置可以完成“探究做功与动能变化的关系”的实验:(1)打点计时器使用的电源是_;A交流4一6V电源 B交流220V电源 C直流4一6V电源 D直流220V电源(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是_;A把长木板右端垫高 B把长木板左端垫高 C改变小车的质量 D改变重物的质量(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在打点过程中,重物始终在空中。在纸带上依次取A、B、C若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C各点到O点的距离为x1、x2、x3,如图所示:实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小等于重物的重力
10、大小。从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=_,打B点时小车的速度v=_;(结果用题目中给出符号表示)(4)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,下图中正确反映关系的是_。A B C D【答案】B A A 【解析】(1)1本实验所用的计时器是电火花打点计时器,所用的电源为交流220V电源,故B正确,ACD错误。故选B。(2)2实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是把长木板右端垫高,故A正确,BCD错误。故选A。(3)3由题知,小车所受的拉力大小等于重物的重力大小,从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=mgx24
11、根据纸带信息可知道B点的瞬时速度等于AC的平均速度,则有(4)5根据动能定理有整理得所以图象仍是过原点的直线,故A正确,BCD错误。故选A。2(2020·广西壮族自治区北流市实验中学高三开学考试)某同学用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。实验中用砂和砂桶的总重力表示小车所受合力。(1)下列关于该实验的操作,正确的有_。A砂和砂桶的总质量应远小于小车的质量B实验所用电磁打点计时器的工作电源应选用电压约为6V的蓄电池C实验时,应先让打点计时器正常工作,后释放小车D平衡摩擦力时,应挂上空砂桶,逐渐抬高木板,直到小车能匀速下滑(2)图乙为实验得到的一条点迹清晰的纸带,A、
12、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点。已知电源频率为50Hz,则打点计时器在打D点时纸带的速度v_m/s(保留三位有效数字)。(3)该同学平衡了摩擦力后进行实验,他根据实验数据画出了小车动能变化Ek与绳子拉力对小车所做功W的关系图象,他得到的图象应该是_。A B C D【答案】AC 0.475(0.4500.500都对) A 【解析】(1)1A实验中用砂和砂桶的总重力表示小车所受合力,为了使小车的合力近似等于砂和砂桶的总重力,砂和砂桶的总质量应远小于小车的质量,故A正确;B实验所用电磁打点计时器的工作电源应选用电压约为6V的交流电源,而蓄电池提供的是直流电源,故B错误;C实验时,应先让打
13、点计时器正常工作,后释放小车,才能够在纸带上打出足够多的点,故C正确;D平衡摩擦力时,不应挂上空砂桶,故D错误。故选:AC。(2)2C点的读数为1.65cm,E点的读数为3.55cm,CE的距离xCE(3.551.65)cm1.90cm。中间时刻的速度等于该时间段的平均速度,所以打点计时器在打D点时纸带的速度vDm/s0.475m/s。(3)3根据动能定理:WEk,小车动能变化Ek与绳子拉力对小车所做功W的关系图象是经过原点的一条直线,故A正确。1(2020·辉县市第二高级中学高一期中)某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验,图中小车是在1条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑
14、行,这时橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、_(填测量工具)和_(选填“交流”或“直流”)电源。(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,则下面操作正确的是_。A放开小车,能够自由下滑即可B放开小车,能够匀速下滑即可C放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可D放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可2(2020·宁夏回族自治区高三模拟)在“探究功与速度变化的关系”实验
15、中。采用如图甲所示装置,水平正方形桌面距离地面高度为,将橡皮筋的两端固定在桌子边缘上的两点,将小球置于橡皮筋的中点,向左移动距离s,使橡皮筋产生形变,由静止释放后,小球飞离桌面,测得其平抛的水平射程为L。改变橡皮筋的条数,重复实验:(1)实验中,小球每次释放的位置到桌子边缘的距离s应_(填“不同”、“相同”或“随意”)。(2)取橡皮筋对小球做功W为纵坐标,为了在坐标系中描点得到一条直线,如图乙所示。应以_为横坐标(填“”或“”)。若直线与纵轴的截距为b,斜率为k,可求得小球与桌面间的动摩擦因数为_(用题中所给物理最的符号表示)。3(2020·黑龙江省哈师大附中高一月考)某实验小组采用
16、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50Hz。(1)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是_;A橡皮筋处于原长状态B橡皮筋仍处于伸长状态C小车在两个铁钉的连线处D小车已过两个铁钉的连线(2)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(3)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
17、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)(4)若根据多次测量数据画出的Wv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_。4(2020·浙江省效实中学高一期中)某学习小组做“探究做功与物体速度变化的关系”实验的装置如图甲所示,图中小车在1条橡皮筋作用下弹出并沿木板滑行,这时橡皮筋对小车做的功记为W,当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3
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