高考物理总复习 第五章 机械能 高效演练创新预测 实验五 探究动能定理（含解析）新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

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1、探究动能定理1.(2019衡阳模拟)现提供了如图甲所示的实验器材，来探究“合外力做的功与物体速度变化的关系”的实验，由图可知：(1)平衡摩擦力时，小车是否要挂纸带_(选填“要”或“不要”)。(2)在某次实验中，得到如图乙所示的一条纸带，在A、B、C三个计数点中应该选用_(选填“A”“B”或“C”)点的速度才符合实验要求。(3)某同学采用如图甲所示的装置来做实验，先使小车不连接橡皮筋，发现小车在木板上加速下滑。那么，在橡皮筋弹力的作用下，合外力对小车所做的功_(选填“大于”“小于”或“等于”)橡皮筋弹力所做的功。【解析】(1)小车运动时，受到木板的阻力以及纸带与打点计时器间的摩擦阻力，所以平衡摩

2、擦力时，小车需要挂纸带。(2)橡皮筋恢复原长后，小车做匀速直线运动，所以选用C点的速度才符合实验要求。(3)小车不连接橡皮筋，发现小车在木板上加速下滑，可知木板倾斜。在橡皮筋弹力的作用下，合外力对小车所做的功大于橡皮筋弹力做功。答案：(1)要(2)C(3)大于 2.(2019郑州模拟)图甲是小明探究橡皮筋弹力做的功W与小车动能变化Ek间的关系的装置图，长木板放在水平桌面上，橡皮筋的两端分别与小车和挡板相连。实验中，通过增加橡皮筋的条数来改变弹力所做的功。(1)下列实验操作正确的是_。A.实验时，应先释放小车，然后接通电源B.增加橡皮筋条数时，应选取相同的橡皮筋C.每次应将小车拉到相同的位置由静

3、止释放D.实验前应平衡小车在木板上所受的摩擦力(2)图乙是实验中某条纸带的一部分，相邻计数点间时间间隔T=0.1 s。为探究橡皮筋弹力做的功W与小车动能变化Ek间的关系，小明用v= m/s来计算小车的速度。他的算法是否正确？_(选填“正确”或“不正确”)，理由是_。(3)图丙是根据实验数据所画出的W-Ek图象，根据此图象能否验证动能定理？_(选填“能”或“不能”)，理由是_。【解析】(1)实验时，应先接通电源，再释放小车，故A错误；实验时，要求通过增加橡皮筋的条数，使功成倍增加，故增加橡皮筋条数时，应选取相同的橡皮筋，并且每次应将小车拉到相同的位置由静止释放，故B、C正确；实验要探究橡皮筋做的

4、功等于小车动能的变化量，所以应该消除摩擦力的干扰，实验前应先平衡小车在木板上所受的摩擦力，故D正确。(2)他的算法不正确。理由是由纸带可看出在打2、3、4点时，小车仍处于加速阶段，应该选取小车匀速运动时的纸带计算速度。(3)根据此图象不能验证动能定理。因为由图象只能得出W与Ek成线性关系，并不能得到两者相等关系。答案：(1)B、C、D (2)不正确 此时小车仍处于加速阶段 (3)不能 由图象只能得出W与Ek成线性关系，并不能得到两者相等关系3.某实验小组利用图示装置进行“探究动能定理”的实验，实验步骤如下：A.挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；B.打开速度

5、传感器，取下轻绳和钩码，保持A中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端由静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v1和v2；C.重新挂上细绳和钩码，改变钩码的个数，重复A到B的步骤。回答下列问题：(1)按上述方案做实验，长木板表面粗糙对实验结果是否有影响？_(选填“是”或“否”)。(2)若要验证动能定理的表达式，还需测量的物理量有_。A.悬挂钩码的总质量mB.长木板的倾角C.两传感器间的距离lD.小车的质量M(3)根据实验所测的物理量，动能定理的表达式为：_(重力加速度为g)。【解析】(1)小车在重力、斜面弹力、摩擦力、细线拉力作用下处于平衡状态，撤去钩码后小车的合

6、外力等于钩码的重力，所以长木板表面粗糙对实验结果没有影响。(2)(3)根据动能定理可知，合外力对小车做的功等于小车动能的变化量，则有mgl=M-M，所以要测量悬挂钩码的总质量m，两传感器间的距离l，小车的质量M，故A、C、D正确，B错误。答案：(1)否(2)A、C、D(3)mgl=M-M4.(2019榆林模拟)某同学利用图示装置“探究功与动能变化的关系”，图中气垫导轨已调至水平。(1)测得两光电门中心间的距离为L，测得固定在滑块上的竖直挡光条的宽度为d，记录挡光条通过光电门1和2的时间分别为t1和t2则滑块通过光电门1和2时的速度大小分别为v1=_和v2=_。(2)在(1)中，从力传感器中读出

7、滑块受到的拉力大小为F，滑块、挡光条和力传感器的总质量为M，若动能定理成立，则必有FL=_。(用对应物理量的符号表示)【解析】(1)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，滑块通过光电门1的瞬时速度为v1=，通过光电门2的瞬时速度为v2=。(2)拉力做功等于动能的变化量，则有FL=M-M=M。答案：(1)(2)M5.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器来探究动能定理。如图所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到的拉力的大小。在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以

8、放置砝码。(1)实验主要步骤如下：测量_和拉力传感器的总质量m1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需装置。将小车停在C点，接通电源，再，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。在小车中增加砝码，或_，重复的操作。(2)如表是他们测得的几组数据，其中m是m1与小车中砝码质量之和，|-|是两个速度传感器所记录速度的二次方差的绝对值，可以据此计算出动能变化量Ek，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功。表格中的Ek3=_ J，W3=_J。(结果保留三位有效数字)数据记录表次数m/kg|-|/(m2s-2)Ek/JF/NW/J10.

9、5000.7600.1900.4000.20020.5001.6500.4130.8400.42030.5002.400Ek31.220W341.0002.4001.2002.4201.21051.0002.8401.4202.8601.430(3)根据表中数据在图中的坐标纸上作Ek-W图线。【解析】(1)实验中应测量小车和拉力传感器的总质量；打点计时器使用时应先接通电源，再释放小车；在小车中增加砝码或减少砝码来改变小车的质量，重复实验。(2)Ek3=m|-|=0.5002.400 J=0.600 J；W3=F3LAB=1.2200.500 J=0.610 J。(3)Ek-W图线如图所示：答案

10、：(1)小车释放小车减少砝码(2)0.6000.610(3)见解析图【加固训练】(2017江苏高考)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M=200.0 g，钩码的质量为m=10.0 g，打点计时器的电源为50 Hz的交流电。(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_。(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示。选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离x，记录在纸带上。计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1=_m/s。(3)将钩码的重力视为小车受

11、到的拉力，g取9.80 m/s2，利用W=mgx算出拉力对小车做的功W。利用Ek=Mv2算出小车动能，并求出动能的变化量Ek。计算结果如表所示。W/10-3 J2.452.923.353.814.26Ek/10-3 J2.312.733.123.614.00请根据表中的数据，在方格纸上作出Ek-W图象。(4)实验结果表明，Ek总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F=_。【解析】(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到小车做匀速直线运动，即纸带上的点迹等距均匀。(2)v1=10-

12、2 m/s=0.228 m/s。(3)如图所示(4)对钩码有mg-F=ma，a=10-2 m/s2，联立解得F=0.093 N。答案：(1)小车做匀速运动(2)0.228(3)见解析图(4)0.0936.如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过轻质动滑轮与拉力传感器相连，动滑轮下悬挂质量为m的钩码，滑块上遮光条宽度为d。实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为t，拉力传感器的读数为F。(1)用游标卡尺测量遮光条宽度，其读数为_ cm。(2)某同学在“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”实验时，记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间t，测得多组L和

13、t值。应用图象法处理数据时，为了获得线性图象应作_象(选填“L-”“L-”或“L-(t)2”)，该图象的斜率k=_。(3)该同学通过实验发现：绳子拉力F做的功总大于滑块动能的变化量。若实验数据测量准确，出现该情况的可能原因是_。A.钩码质量m未远小于滑块质量MB.滑块运动过程中克服阻力做功C.气垫导轨没有调节水平D.没有考虑动滑轮的质量【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为3 mm，游标尺上第12个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为120.05 mm=0.60 mm，所以最终读数为：3mm+0.60 mm=3.60 mm=0.360 cm。(2)滑块通过光电门的速度v=，根据动能定理可知FL

14、=M()2，解得L=，故为了获得线性图象应作L-图象，斜率为k=。(3)小车受到的拉力是通过拉力传感器获得的，与钩码的质量和小车质量无关，故A错误；滑块运动过程中克服阻力做功，故B正确；气垫导轨没有调节水平，拉力做功的一部分转化为小车的势能，动能减小，故C正确；动滑轮的质量不会影响拉力传感器的拉力大小，故D错误。答案：(1)0.360(2)L-(3)B、C【加固训练】为验证“动能定理”，即：合外力对物体做的功等于物体动能的变化，实验装置如图甲，木板倾斜构成斜面，斜面B处装有图乙所示的光电门。(1)如图丙，用10分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d=_cm。(2)装有挡光条的物块由A处静止释放后沿斜

15、面加速下滑，读出挡光条通过光电门的挡光时间t，则物块通过B处时的速度为_(用字母d，t表示)。(3)测得A、B两处的高度差为H，水平距离L；已知物块与斜面的动摩擦因数为，为了完成实验，还必须知道的物理量是_。(4)如果实验结论得到验证，则以上各物理量之间的关系满足：H=_(用字母表示)。【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为0.5 cm，游标读数等于0.11 mm=0.1 mm=0.01 cm，所以最终读数为0.5 cm+0.01 cm=0.51 cm。(2)物块通过光电门时的速度为v=。(3)根据物块下滑过程中，重力与滑动摩擦力做的功，等于动能的增加，则m=mgH-mgcos=mgH-mgL，为了完成实验，还必须知道的物理量是重力加速度g。(4)根据动能定理得m=mgH-mgL，解得H=。答案：(1)0.51(2)(3)当地的重力加速度g(4)