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課時檢測(三十二) 探究動能定理 (實驗增分課) 1．“探究功與速度變化的關系”的實驗裝置如圖甲所示，當小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W；當用2條、3條、4條、…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次、…實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W、…，每次實驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出的紙帶測出。 (1)關于該實驗，下列說法正確的是________。 A．打點計時器可以用干電池供電 B．實驗儀器安裝時，可以不平衡摩擦力 C．每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出 D．利用每次測出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wvm2、Wvm3、W2vm、W3vm、…的圖像，得出合力做功與小車速度變化的關系 (2)如圖乙所示，給出了某次實驗打出的紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一段紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點間的距離分別為AB＝1.48 cm，BC＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相鄰兩點間的時間間隔為 0.02 s，則小車獲得的最大速度vm＝________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 解析：(1)打點計時器必須用交流電，A項錯誤；實驗儀器安裝時，必須平衡摩擦力，B項錯誤；每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出，C項正確；根據(jù)所得數(shù)據(jù)分別作出橡皮筋所做的功W與小車獲得的最大速度或小車獲得的最大速度的平方、立方等的關系圖像，找出合力做的功與小車速度變化的關系，D項正確。 (2)由題圖乙可知小車獲得的最大速度vm＝＝m/s＝0.81 m/s。 答案：(1)CD　(2)0.81 2．(2019銀川一中模擬)某同學利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關系。 A．小物塊在橡皮筋的作用下彈出，沿水平桌面滑行，離開桌面后平拋落至水平地面上，落點記為M1； B．在釘子上分別套上2條、3條、4條、…同樣的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的長度都保持一致，重復步驟A，小物塊落點分別記為M2、M3、M4、…； C．測量相關數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理。 (1)為求出小物塊拋出時的動能，需要測量下列物理量中的________(填正確答案標號)。 A．小物塊的質(zhì)量m B．橡皮筋的原長x C．橡皮筋的伸長量Δx D．桌面到地面的高度h E．小物塊拋出點到落地點的水平距離L (2)將幾次實驗中橡皮筋對小物塊做的功分別記為W1、W2、W3、…小物塊拋出點到落地點的水平距離分別記為L1、L2、L3、…若功與速度的平方成正比，則應以W為縱坐標、________為橫坐標作圖，才能得到一條直線。 (3)若小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略，則由此引起的誤差屬于________(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。 解析：(1)小物塊離開桌面后做平拋運動，根據(jù)桌面到地面的高度h＝gt2，可計算出平拋運動的時間，再根據(jù)小物塊拋出點到落地點的水平距離L＝vt，可計算出小物塊拋出時的速度，根據(jù)動能的表達式Ek＝mv2，可求出小物塊拋出時的動能，綜上可知，A、D、E正確。 (2)根據(jù)h＝gt2和L＝vt，可得v2＝L2，因為功與速度的平方成正比，所以功與L2成正比，故應以W為縱坐標、L2為橫坐標作圖，才能得到一條直線。 (3)由于儀器本身不精確或?qū)嶒灧椒ù致曰驅(qū)嶒炘聿煌晟贫a(chǎn)生的誤差屬于系統(tǒng)誤差。實驗中由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略而引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差。 答案：(1)ADE　(2)L2　(3)系統(tǒng)誤差 3．某學習小組利用如圖所示的裝置探究動能定理。 (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x＝________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)該實驗是否需要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“是”或“否”) 解析：(1)兩光電門中心之間的距離x＝70.30 cm－20.30 cm＝50.00 cm。 (2)由于該實驗探究的是動能定理，故還需要知道滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。 (3)由于拉力可以通過拉力傳感器的讀數(shù)直接得到，故不需要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。 答案：(1)50.00　(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量 (3)否 4．(2017江蘇高考)利用如圖1所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關系。小車的質(zhì)量為M＝200.0 g，鉤碼的質(zhì)量為m＝10.0 g，打點計時器的電源為50 Hz的交流電。 (1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到________________。 (2)掛上鉤碼，按實驗要求打出的一條紙帶如圖2所示。選擇某一點為O，依次每隔4個計時點取一個計數(shù)點。用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離Δx，記錄在紙帶上。計算打出各計數(shù)點時小車的速度v，其中打出計數(shù)點“1”時小車的速度v1＝________m/s。 (3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g＝9.80 m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力對小車做的功W。利用Ek＝Mv2算出小車動能，并求出動能的變化量ΔEk。計算結(jié)果如表所示。 W/10－3 J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 ΔEk/10－3 J 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖3中作出ΔEkW圖像。 (4)實驗結(jié)果表明，ΔEk總是略小于W。某同學猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實際拉力F＝________N。 解析：(1)掛鉤碼前，調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車，小車做勻速直線運動，表明此時已消除了摩擦力的影響。 (2)打出計數(shù)點“1”時小車的速度 v1＝ m/s＝0.228 m/s。 (3)根據(jù)題表格中的數(shù)據(jù)，描點作圖，如圖所示。 (4)在(3)中取兩個點(4.5,4.24)、(2.14,2.0)，由于W＝mgΔx，ΔEk＝FΔx，則有F＝mg＝0.019.80 N≈0.093 N。 答案：(1)小車做勻速運動　(2)0.228　(3)見解析圖　(4)0.093