2022年高考物理一轮复习好题演练-实验5-探究动能定理.docx

试验五　探究动能定理

1．(多选)在用如图所示的装置做“探究动能定理”的试验时，下列说法正确的是(　　)

A．为了平衡摩擦力，试验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动
B．每次试验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样
C．可以通过转变橡皮筋的条数来转变拉力做功的数值
D．可以通过转变小车的质量来转变拉力做功的数值
E．试验中要先释放小车再接通打点计时器的电源
F．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
G．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度
答案：ABCF　解析：当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，沿长木板方向重力的分力等于摩擦力，即在试验中可消退摩擦力的影响，A正确；由试验原理可知，B、C正确，D错误；使用打点计时器时都必需先接通电源再释放小车，E错误；橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加，此动能应为小车获得的最大动能，所以用打点计时器打下的纸带来测定的是小车的最大速度，F正确，G错误．
2．(2022·天津理综)某同学把附有滑轮的长木板平放在试验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还预备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的试验装置如图所示．

(1)若要完成该试验，必需的试验器材还有______________．
(2)试验开头时，他先调整木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，他这样做的目的是(　　)
A．避开小车在运动过程中发生抖动
B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清楚
C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发觉小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本试验的器材提出一个解决方法：____________________________________________.
(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次试验发觉拉力做功总是要比小车动能增量大一些．造成这一状况可能的缘由是(　　)
A．在接通电源的同时释放了小车
B．小车释放时离打点计时器太近
C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉
D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力
答案：(1)刻度尺、天平(包括砝码)　(2)D　(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)　(4)CD
解析：(1)计算小车的动能变化需用天平测质量；在计算小车通过的位移、小车的瞬时速度时都需用刻度尺测距离．(2)只有绳与板面平行时，才能保证小车运动中与板面间的压力不变，才能保证小车所受摩擦力不变，才能保证平衡摩擦力后绳的拉力等于小车所受合力，故D正确．(3)要增加纸带上所打下点的数目，只有减小小车运动的加速度．在所挂钩码数目不变的状况下只有增大小车的质量，即在车上增加砝码或钩码．(4)当将钩码重力作为小车所受合力时，需满足几个条件：一是摩擦力被平衡，二是绳与板面平行，此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力，但车加速运动时钩码加速下降，钩码重力大于绳上拉力，则只有当钩码质量远小于小车质量时二者才近似相等，故此状况可能是由C、D缘由造成的．
3．(2021·福建理综)在“探究恒力做功与动能转变的关系”试验中(装置如图甲所示)：

(1)下列说法正确的是(　　)
A．平衡摩擦力时必需将钩码通过细线挂在小车上
B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量
C．试验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放
(2)图乙是试验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的沟通电频率为50 Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为________m/s.(保留三位有效数字)
答案：(1)C　(2)0.653
解析：(1)平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡，故不能挂钩码平衡摩擦力，A错误；本试验中，近似认为小车所受拉力等于钩码的重力，因此应使钩码的质量远小于小车的质量，B错误；试验时，为充分利用纸带，应使小车靠近打点计时器由静止释放，C正确．
(2)vB＝＝ m/s＝0.653 m/s.
4．为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”，查资料得知，弹簧的弹性势能Ep＝kx2，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧长度的变化量．某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球(质量为m)运动来探究这一问题．为了争辩便利，把小球放在水平桌面上做试验，让小球在弹力作用下运动，即只有弹簧弹力做功．该同学设计试验如下：
(1)首先进行如图甲所示的试验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量为d.在此步骤中，目的是要确定物理量____________，用m、d、g表示为________．

(2)接着进行如图乙所示的试验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小球在空中运动的水平距离为L.
小球的初动能Ek1＝________.
小球离开桌面的动能Ek2＝________.
弹簧对小球做的功W＝________(用m、x、d、g表示)．
对比W和Ek2－Ek1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”．
答案：(1)弹簧的劲度系数k　　(2)0　　
解析：(1)在题图甲所示的试验中，目的是确定弹簧的劲度系数k，由平衡条件得mg＝kd，即k＝.
(2)在图乙所示的试验中，小球的初动能
E k1 ＝0
又依据小球做平抛运动得h＝gt2
L＝vt
所以Ek2＝mv2＝m2＝
弹簧对小球做的功等于弹性势能的削减，所以W＝kx2＝.