2013高考物理-高频实验模拟新题训练05-探究动能定理.doc

2013高考高频实验模拟新题精选训练05 探究动能定理

1. (8分) （2013山东省即墨市期末）为了验证动能定理，某学习小组在实验室组装了如图所示的装置，备有下 列器材: 打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称量滑块的 质量为M、 沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带，让细线跨过滑轮并悬挂空的小桶时，滑块处于静止状态.要完成该实验，请回答下列问题:
(1)要完成本实验，还缺少的实验器材
是 .
(2)实验时为保证滑块受到的合力与沙、
小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的
总质量应满足的实验条件是 ，实
验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，首先要做的步骤是 .

(3)在满足 (2)问的条件下，让小桶带动滑块加速运动，如图所示为打点计时器所打的纸带的一部分，图中A、B、C、D、E是按时间先后顺序确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间的距离标注在图上，当地重力加速度为g，则在B、D两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为 .(用题中所给的表示数据的字母表示)
mg(x2+x3)。B点对应的速度vB=，D点对应的速度vD=，在B、D两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为.

2．（2013山东济南期中检测）用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系．实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计器的纸带，记录运动情况．观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：

（1）适当垫高木板是为了 ；
（2）通过纸带求小车速度时，应使用纸带的 （填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）；
（3）若实验作了n次，所用橡皮条分别为1根、2根……n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2……vn，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出的W—v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v2的关系是 。
（3）W-v2图线是一条过坐标原点的直线，根据数学知识可确定W与速度v的平方成正比．
3.（9分）（2013山东寿光市质检）某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：

（1）你认为还需要的实验器材有
（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是 ，实验时为保证细线拉力为木块的合外力首先要做的步骤
（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。则本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）.
据牛顿第二定律，有
对沙和沙桶，有 mg-T=ma
对小车，有 T=Ma
解得
故当M＞＞m时，有T≈mg
小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高；
故答案为：沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力；
（3）总功为：mgL，动能增加量为：
故答案为：mgL=。

4、（2013福建惠安月考）测量滑块在运动过程中所受的合外力是“探究动能定理”实验要解决的一个重要问题。为此，某同学设计了如下实验方案：
A．实验装置如图所示，一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起。调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；
B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿
长木板向下做匀加速直线运动。
请回答下列问题：
① 滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是_________；
② 滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小______________钩码的重力大小（选填 “大于”、“等于”或“小于”）；
③ 假设钩码质量为m，滑块匀加速下滑的加速度为a，重力加速度为g，不计纸带与打点计时器间的阻力，滑块的的质量M=_________。
4、答案：①等间隔均匀分布 ②等于 ③ mg/a
解析：①滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是等间隔均匀分布。②滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小等于钩码的重力大小。③由mg=Ma可得滑块的的质量M= mg/a。

5.（2013广东省江门市期末）某实验小组采用如图所示的装置探究“探究做功和物体动能变化间的关系”,图中桌 面水平放置,小车可放置砝码,实验中小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面。
①实验的部分步骤如下：
a.在小车放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细绳连接小车和钩码；
b.将小车停在打点计时器附近, _________,_________,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点,断开开关；
c.改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复第二步的操作。
②如图a所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计
数点间的时间间隔为T则打c点时小车的速度为___________。
要验证合外力的功与动能变化的关系,除钩码和砝码的质量、位移、速度外,还要测
出的物理量有：_______________________。

③某同学用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认
为在实验中还应该采取的两项措施是： a._________________________________；
b. _________________________________；
④实验小组根据实验数据绘出了图b中的图线(其中△v2=v2-v02),根据图线可获得的
结论是_____________________________________________。

6．（2013浙江效实中学检测）在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，某实验探究小组的实验装置如图13中甲所示．木块从A点静止释放后，在1根弹簧作用下弹出，沿足够长木板运动到B1点停下，O点为弹簧原长时所处的位置，测得OB1的距离为L1，并记录此过程中弹簧对木块做的功为W．用完全相同的弹簧2根、3根……并列在一起进行第2次、第3次……实验，每次实验木块均从A点释放，木块分别运动到B1、B2……停下，测得OB2、OB3……的距离分别为L2、L3……作出弹簧对木块做功W与木块停下的位置距O点的距离L的图象W—L，如图乙所示．

（1）根据图线分析，弹簧对木块做功W与木块在O点的速度v0之间的关系．

（2）W—L图线为什么不通过原点？
（3）弹簧被压缩的长度LOA为多少？
．答案：（1）W与v0的二次方成线性变化。
（2）未计木块通过AO段时，摩擦力对木块所做的功。
（3）3cm。
解析：（1）木块从O点到静止的运动过程中，由动能定理，知，由图线知W与L成线性变化，因此W与v0的二次方也成线性变化。
（2）由于木块运动过程中，要受到摩擦力作用，未计木块通过AO段时，摩擦力对木块所做的功，导致W—L图线不通过原点。
（3）在图线上取两点（6,1），（42,5）代入、得LOA=3cm

7．（6分）（2013陕西名校质检）某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：
①摆好实验装置如图。
②将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车。
③在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线P上
④释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带。
⑴在多次重复实验得到的纸带中取出较为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：
① 第一个点到第N个点的距离为40.0cm.②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s。该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为 J，小车动能的增量为 J。
⑵此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素。请你根据该同学的实验操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是（至少说出两种可能）： 。
．答案：（1） 0.196 0.1 （各2分）
（2）①小车质量没有远大于钩码质量 ②没有平衡摩擦力 ③错误操作：先放小车，后开电源。（说到其中的两点给满分2分）
解析：拉力对小车做的功为W=Fs=mgs=0.05×9.8×0.4J=0.196J。小车动能的增量为8（2013天津市滨海新区五校联考）“探究做功与物体速度变化的关系”实验如图所示，当静止的小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做功记为W，当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出，若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车的所在位置（小车视为质点）下列说法正确的是
A．橡皮筋处于原长状态
B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处
D．小车已过两个铁钉连线

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