（浙江專(zhuān)版）2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能及其守恒定律 14 實(shí)驗(yàn)四 探究動(dòng)能定理隨堂檢測(cè)鞏固落實(shí) 新人教版.doc

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14 實(shí)驗(yàn)四 探究動(dòng)能定理 1．(2018宿遷市高三調(diào)研測(cè)試)如圖甲所示，在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，主要過(guò)程如下： A．設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別為W、2W、3W…； B．分析紙帶，求出橡皮筋做功使小車(chē)獲得的速度v1、v2、v3…； C．作出W－v圖象； D．分析W－v圖象．如圖W－v圖象是一條直線(xiàn)，表明W∝v；如果不是直線(xiàn)，可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝ 等關(guān)系． (1)實(shí)驗(yàn)中得到的一條如圖乙所示的紙帶，求小車(chē)獲得的速度應(yīng)選________(選填“AB”或“CD”)段來(lái)計(jì)算． (2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的有________． A．通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功成整數(shù)倍增加 B．通過(guò)改變小車(chē)質(zhì)量可以改變橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功 C．每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必需保持一致 D．先接通電源，再讓小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出 (3)在該實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，紙帶足夠長(zhǎng)，點(diǎn)跡清晰的紙帶上并沒(méi)有出現(xiàn)一段等間距的點(diǎn)，造成這種情況的原因可能是________________(寫(xiě)出一條即可)． 解析：(1)求小車(chē)獲得的速度應(yīng)該選取加速完成后、即勻速運(yùn)動(dòng)階段的速度，故選CD段． (2)通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功成整數(shù)倍增加，選項(xiàng)A正確；橡皮筋做功是將彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小車(chē)的動(dòng)能，與小車(chē)的質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以改變小車(chē)質(zhì)量不能改變橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋的長(zhǎng)度必須保持一致，這樣才能使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功成整數(shù)倍的增加，選項(xiàng)C正確；使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)該先接通電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定了再釋放小車(chē)，選項(xiàng)D正確． (3)沒(méi)有出現(xiàn)一段等間距的點(diǎn)，說(shuō)明小車(chē)沒(méi)有勻速的階段，說(shuō)明沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)大或過(guò)小． 答案：(1)CD　(2)ACD　(3)沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)大或過(guò)小 2．某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接．向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能． (1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟： ①把紙帶向左拉直 ②松手釋放物塊 ③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 ④向左推物塊使彈簧壓縮，并測(cè)量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是______________(填入代表步驟的序號(hào))． (2)圖乙中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為_(kāi)_______m/s.比較兩紙帶可知，________(填“M”或“L”)紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大． 解析：(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先向左推物塊使彈簧壓縮，測(cè)量彈簧的壓縮量，然后把紙帶向左拉直，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再松手釋放物塊，使其向右滑動(dòng)，因此步驟為④①③②.　 (2)由于物塊離開(kāi)彈簧時(shí)的速度最大，因此M紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為v＝＝1.29 m/s.由于彈簧壓縮量越大，彈性勢(shì)能越大，因此推開(kāi)物塊后，彈簧彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化成物塊的動(dòng)能越多，物塊離開(kāi)彈簧后獲得的速度越大，打的點(diǎn)間距越大，因此M紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大． 答案：(1)④①③②　(2)1.29　M 3．某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”．如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車(chē)上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車(chē)受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的速度大小，小車(chē)中可以放置砝碼． (1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： ①測(cè)量____________和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線(xiàn)的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連，正確連接所需線(xiàn)路． ②將小車(chē)停在C點(diǎn)，____________，小車(chē)在細(xì)線(xiàn)拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線(xiàn)拉力及小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的速度． ③在小車(chē)中增加砝碼或減少砝碼，重復(fù)②的操作． (2)下列表格是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù)，其中M是M1與小車(chē)中砝碼質(zhì)量之和，(v－v)是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量ΔE，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功．表格中的ΔE3＝____________，W3＝__________．(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 次數(shù) M/kg v－v (m2s－2) ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.76 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.220 W3 4 1.000 2.40 1.200 2.420 1.210 5 1.000 2.84 1.420 2.860 1.430 (3)根據(jù)表格，請(qǐng)?jiān)趫D中的方格紙上作出ΔE－W圖線(xiàn)． 解析：(1)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中拉力對(duì)小車(chē)和拉力傳感器做功使小車(chē)和拉力傳感器的動(dòng)能增加，所以需要測(cè)量小車(chē)和拉力傳感器的總質(zhì)量． (2)通過(guò)拉力傳感器的示數(shù)和A、B間距用W＝FL可計(jì)算拉力做的功． (3)利用圖象法處理數(shù)據(jù)，由動(dòng)能定理W＝Mv－Mv，可知W與ΔE成正比，作圖可用描點(diǎn)法，圖線(xiàn)如圖所示． 答案：(1)①小車(chē)?、卺尫判≤?chē) (2)0.600　0.610　(3)見(jiàn)解析圖 4．(2018江蘇六市高三調(diào)研)探究外力做功與物體動(dòng)能變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中力傳感器讀數(shù)和紙帶的測(cè)量數(shù)據(jù)等可分別求得外力對(duì)小車(chē)做的功和小車(chē)動(dòng)能的變化量． (1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的有________． A．平衡摩擦力時(shí)，調(diào)整墊塊的高度，改變鉤碼質(zhì)量，使小車(chē)能在木板上做勻速運(yùn)動(dòng) B．調(diào)整滑輪高度，使連接小車(chē)的細(xì)線(xiàn)與木板平行 C．實(shí)驗(yàn)中要始終滿(mǎn)足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量 D．若紙帶上打出的是短線(xiàn)，可能是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器輸入電壓過(guò)高造成的 (2)除了圖甲中注明的器材外，實(shí)驗(yàn)中還需要交流電源、導(dǎo)線(xiàn)、刻度尺和________． (3)某次實(shí)驗(yàn)中打出了一條紙帶，其中一部分如圖乙所示，各個(gè)打點(diǎn)是連續(xù)的計(jì)時(shí)點(diǎn)，A、B、D、E、F各點(diǎn)與O點(diǎn)間的距離如圖，設(shè)小車(chē)質(zhì)量為m，打點(diǎn)周期為T(mén)，本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中力傳感器的讀數(shù)為F.則A到E過(guò)程外力做的功W＝________，小車(chē)動(dòng)能變化量ΔEk＝________；在不同次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組外力做的功Wi和對(duì)應(yīng)的動(dòng)能變化量ΔEki的數(shù)據(jù)，作出W－ΔEk圖象如圖丙所示，圖線(xiàn)斜率約等于1.由此得出結(jié)論是________________________________________________________________________． (4)若實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示拉力F做的功W總略小于小車(chē)動(dòng)能的變化量ΔEk，請(qǐng)分析出現(xiàn)這種情況的可能原因是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：(1)在平衡摩擦力時(shí)不可以?huà)煦^碼，故A錯(cuò)誤；連接小車(chē)的細(xì)線(xiàn)要與木板平行，否則線(xiàn)的拉力不能全部做功，故B正確；因力傳感器可以讀出每時(shí)刻拉力的數(shù)值，不需要滿(mǎn)足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；電壓過(guò)高，振針的振幅大，因此在紙帶上停留的時(shí)間長(zhǎng)，從而打出短線(xiàn)，故D正確． (2)因求小車(chē)的動(dòng)能，必須知道小車(chē)的質(zhì)量，所以還需要天平測(cè)小車(chē)質(zhì)量． (3)由功的公式可求得A到E做的功W＝F(s4－s1)；由中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可求得vA＝，vE＝，所以ΔEk＝mv－mv＝；由圖丙圖線(xiàn)斜率約等于1可知，外力對(duì)小車(chē)所做的功等于小車(chē)動(dòng)能的增量． (4)因W略小于ΔEk，說(shuō)明還有其他力做正功，對(duì)小車(chē)受力分析可知，可能是重力沿木板向下的分力大于摩擦力，故可能原因是平衡摩擦力時(shí)，木板墊得偏高． 答案：(1)BD　(2)天平 (3)F(s4－s1)　　外力對(duì)小車(chē)所做的功等于小車(chē)動(dòng)能的增量 (4)平衡摩擦力時(shí)木板墊得偏高