《2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)作業(yè)22 實(shí)驗(yàn)：探究動能定理（含解析）新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)作業(yè)22 實(shí)驗(yàn)：探究動能定理（含解析）新人教版（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課后限時(shí)作業(yè)22　實(shí)驗(yàn)：探究動能定理 時(shí)間：45分鐘 1．關(guān)于“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是(　D　) A．每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值 B．每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致 C．放小車的長木板應(yīng)水平 D．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 解析：實(shí)驗(yàn)中沒有必要測出橡皮筋做功的具體數(shù)值，只要測出后來各次橡皮筋做的功是第一次的多少倍即可，A錯(cuò)誤；為了使以后各次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的整數(shù)倍，必須使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度保持一致，B錯(cuò)誤；為了減小誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使長木板傾斜以平衡摩擦力，C錯(cuò)誤；實(shí)

2、驗(yàn)中應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后再釋放小車，D正確． 2．某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探究力對物體做的功與物體速度變化的關(guān)系，各次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都一樣，得到了如下表的數(shù)據(jù)： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋條數(shù) 1 3 4 5 7 小車速度 v/(m·s－1) 0.71 1.23 1.42 1.58 1.87 (1)設(shè)一條橡皮筋拉伸到固定長度所做的功為W0，在圖乙中大致畫出橡皮筋所做的功W與小車速度v關(guān)系的圖象． 答案：如圖所示 (2)由圖象大致可判斷出W與v的關(guān)系可能是W∝v2. 解析：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，橡皮筋做的功

3、與小車獲得的速度有關(guān)，并且做功越多，小車獲得的速度越大．據(jù)描點(diǎn)法可知，W與v的圖線為拋物線，如圖所示． (2)由圖象大致可判斷出W與v的關(guān)系可能是W∝v2. 3．某同學(xué)為探究“合力做功與物體動能改變的關(guān)系”設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟如下： ①按下圖連接實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M＝0.20 kg，鉤碼總質(zhì)量m＝0.05 kg. ②釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率為f＝50 Hz)，打出一條紙帶． ③他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如下圖所示．把打下的第一個(gè)點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用厘米刻度尺測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到點(diǎn)0距離分別

4、為d1＝0.041 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m…… (1)他把鉤碼總重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取10 m/s2)作為小車所受合力，算出打下點(diǎn)0到打下點(diǎn)5過程合力做功W＝0.180 J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，用正確的公式Ek＝(d6－d4)2(用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式)把打下點(diǎn)5時(shí)小車的動能作為小車動能的改變量，算得Ek＝0.125 J. (2)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒能得到合力對物體做的功等于物體動能的增量這一結(jié)論，且誤差很大．通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生很大誤差的原因有以下幾條，其中正確的是AB(填選項(xiàng)前的字母)

5、． A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多 B．沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多 C．釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動能增量的測量值比真實(shí)值偏小 D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因 解析：(1)若用鉤碼的重力作為小車受的合力，則F合＝mg＝0.5 N，從打下點(diǎn)0到打下點(diǎn)5，小車的水平位移x＝d5＝0.360 m，所以W＝F合x＝0.5×0.360 J＝0.180 J．打下點(diǎn)5時(shí)小車的動能Ek＝Mv，v5＝，式中Δt為5個(gè)時(shí)間間隔，即Δt＝，故Ek＝(d6－d4)2. (2)從該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作情況來看，

6、造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當(dāng)成了小車受到的合力，實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力，故A、B正確；C、D兩個(gè)選項(xiàng)中提到的問題不能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成重大影響，故C、D錯(cuò)誤． 4．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示裝置進(jìn)行“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．掛上鉤碼，調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運(yùn)動； B．打開速度傳感器，取下輕繩和鉤碼，保持A中調(diào)節(jié)好的長木板傾角不變，讓小車從長木板頂端由靜止下滑，分別記錄小車通過速度傳感器1和速度傳感器2時(shí)的速度大小v1和v2； C．重新掛上細(xì)繩和鉤碼，改變鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)A到B的步驟． 回答下列問題： (1)按上述方案做實(shí)驗(yàn)，長

7、木板表面粗糙對實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響(選填“有影響”或“無影響”)． (2)若要驗(yàn)證動能定理的表達(dá)式，還需測量的物理量有ACD(填選項(xiàng)前的字母)． A．懸掛鉤碼的總質(zhì)量m B．長木板的傾角θ C．兩傳感器間的距離l D．小車的質(zhì)量M (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測的物理量，動能定理的表達(dá)式為：mgl＝M(v－v)．(重力加速度為g) 解析：小車在重力、斜面彈力、摩擦力、細(xì)線拉力作用下處于平衡狀態(tài)，撤去鉤碼后小車所受的合外力等于鉤碼的重力，所以長木板表面粗糙對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響．由動能定理，有mgl＝Mv－Mv，可知需要測量懸掛鉤碼的總質(zhì)量m、兩傳感器間的距離l、小車的質(zhì)量M. 5．用如圖甲所

8、示的實(shí)驗(yàn)裝置完成“探究動能定理”實(shí)驗(yàn)． 請補(bǔ)充完整下列實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容： (1)用天平測量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤的質(zhì)量m0；用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為0.520 cm；按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，用刻度尺測量兩光電門之間的距離s. (2)在砝碼盤中放入適量砝碼；適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時(shí)間相等． (3)取下細(xì)線和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的總質(zhì)量m(填寫相應(yīng)物理量及其符號)． (4)讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB.

9、 (5)步驟(4)中，小車從光電門A下滑至光電門B過程合外力做的總功W合＝(m＋m0)gs，小車動能變化量ΔEk＝，比較W合和ΔEk的值，找出兩者之間的關(guān)系．(用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g) (6)重新掛上細(xì)線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復(fù)(2)～(5)步驟． (7)本實(shí)驗(yàn)中，以下操作或要求是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差的是B(填選項(xiàng)前的字母)． A．盡量減小兩光電門間的距離s B．調(diào)整滑輪，使細(xì)線與長木板平行 C．砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和遮光片的質(zhì)量 解析：(1)由于游標(biāo)卡尺是20分度的，所測遮光片的寬度應(yīng)是主尺讀數(shù)與游標(biāo)尺讀數(shù)之和，即5 mm＋4×0.05 mm＝

10、5.20 mm＝0.520 cm. (3)在砝碼盤中放入適量砝碼，適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后兩次經(jīng)過光電門A和光電門B的時(shí)間相等，這一步目的是使取下細(xì)線和砝碼盤后小車運(yùn)動所受合外力等于砝碼和砝碼盤的總重力(m＋m0)g，所以當(dāng)取下細(xì)線和砝碼盤時(shí)，應(yīng)記下砝碼盤中砝碼的總質(zhì)量m. (5)小車從光電門A下滑至光電門B過程中合外力做的總功W合＝(m＋m0)gs，小車動能變化量ΔEk＝M2－M2，比較W合和ΔEk的值，找出兩者之間的關(guān)系． (7)盡量減小兩光電門間的距離s，會增大誤差，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；調(diào)整滑輪，使細(xì)線與長木板平行，這樣細(xì)線拉力等于小車加速運(yùn)動時(shí)受到的合外力，有利于減

11、小誤差，選項(xiàng)B正確；本實(shí)驗(yàn)不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和遮光片的總質(zhì)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 6．某實(shí)驗(yàn)小組要探究力對物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，選取的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示． (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，在未連接橡皮筋時(shí)將木板的左端用小木塊墊起，使木板傾斜合適的角度，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，輕推小車，最終得到如圖甲所示的紙帶，這樣做的目的是平衡摩擦力． (2)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻分布的，為了計(jì)算小車獲得的速度，應(yīng)選用圖乙紙帶的F～I(xiàn)(選填“A～F”或“F～I(xiàn)”)部分． (3)小車在一條橡皮筋的作用下從某位置由靜止彈出，沿木板滑行，當(dāng)小車的速度最大時(shí)，橡皮筋對小車

12、做的功為W.再用完全相同的2條、3條、…、n條橡皮筋作用于小車上，每次在相同(選填“相同”或“不相同”)的位置由靜止釋放小車，使橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W、…、nW. (4)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度v1、v2、v3、…、vn，作出W-v圖象，則符合實(shí)際的圖象是圖中的D(填選項(xiàng)字母)． 解析：(1)紙帶上打出的點(diǎn)跡均勻，說明小車做勻速運(yùn)動，這樣做的目的是平衡摩擦力． (2)紙帶在橡皮筋的拉力作用下做加速運(yùn)動，橡皮筋做功完畢后，小車的速度達(dá)到最大，之后做勻速運(yùn)動，因此勻速運(yùn)動時(shí)的速度即為該過程中小車的最大速度，故為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙

13、帶上點(diǎn)跡均勻分布的部分測量，即F～I(xiàn)部分． (3)橡皮筋的拉力為變力，采用倍增法增加功，使小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，當(dāng)小車的速度最大時(shí)，橡皮筋對小車做的功為W；再用完全相同的2條、3條、…、n條橡皮筋作用于小車上，每次由靜止釋放小車時(shí)橡皮筋的伸長量都相同，使橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W、…、nW，所以每次應(yīng)在相同的位置由靜止釋放小車． (4)功與速度的二次方相對應(yīng)，所以圖象應(yīng)為D. 7．某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證動能定理．固定并調(diào)整斜槽，使它的末端O點(diǎn)的切線水平，在水平地面上依次鋪放好木板、白紙、復(fù)寫紙．將小球從斜槽上某標(biāo)記點(diǎn)由靜止釋放，記錄小球到達(dá)斜槽底端時(shí)下落的高

14、度H，并根據(jù)落點(diǎn)位置測量出小球平拋的水平位移x. 改變小球在斜槽上的釋放位置，進(jìn)行多次測量，記錄數(shù)據(jù)如下： 高度H(h為 單位長度) h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 水平位移 x(cm) 5.5 9.1 11.7 14.2 15.9 17.6 19.0 20.6 21.7 (1)斜槽傾角為θ，小球與斜槽之間的動摩擦因數(shù)為μ，斜槽底端離地的高度為y，不計(jì)小球與水平槽之間的摩擦，小球從斜槽上滑下的過程中，動能定理若成立，則應(yīng)滿足的關(guān)系式是mgH＝x2. (2)以H為橫坐標(biāo)，以x2為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖，如圖乙所示．

15、(3)由第(1)(2)問，可以得出結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，小球運(yùn)動到斜槽底端的過程中，合外力對小球所做的功等于小球動能的增量． 解析：(1)設(shè)小球離開斜槽時(shí)的速度為v，根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律得x＝vt，y＝gt2，聯(lián)立得v＝x，小球在斜槽上滑下的過程中，重力和摩擦力做功，則合力做的功為W＝mgH－μmgcosθ·＝mgH，小球動能的變化量ΔEk＝mv2＝x2，則小球從斜槽上滑下的過程中，動能定理若成立，應(yīng)滿足的關(guān)系式是mgH＝x2. (2)由(1)可知，以H為橫坐標(biāo)，以x2為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖，如題圖乙所示． (3)由第(1)(2)問，結(jié)合圖象可得：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，小球運(yùn)動到斜槽底端的過程中，合外力對小球所做的功等于小球動能的增量． 8