探究动能定理 习题.doc

1．在用图1-7-11示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是（ ）
图1-7-11

A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值
B．通过改变橡皮筋的拉伸长度改变拉力做功的数值
C．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
D．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：1.AC
2．关于探究功与物体速度变化的关系的实验中，下列叙述正确的是 ( )
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C．放小车的长木板应该尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
答案：2.D
3．在“探究功与速度变化的关系”的实验中，某同学是用下面的方法和器材进行实验的:放在长木板上的小车由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动，小车拉动固定在它上面的纸带，纸带穿过打点计时器.关于这一实验，下列说法中正确的是 ( )
A．长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力
B．.重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同
C．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算
D．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算
答案：3.ABD 解析；在“探究功与速度变化的关系”的实验中，首先是要平衡摩擦力，A正确；每次拉橡皮筋，其伸长的长度都应相同，B对；在选择打点计时器打的纸带，应该选择稀疏的部分进行计算，有利于减小误差。
4.在课本实验中，小车会受到阻力，但可使木板倾斜作为补偿．则下列操作正确的是(　　)
A．放开小车，能够自由下滑即可
B．放开小车，能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
答案：4.D
5.在“探究力对物体做功与速度变化的关系”的实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变，这样每次(　　)
A．做的功一样
B．每条橡皮筋产生的弹性势能相同
C．产生的动能相同
D．产生的重力势能相同
答案：5.B
6.对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的．我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，具体做法是(　　)
A．用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为x、2x、3x……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……
B．让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……
C．选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W……
D．利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力F作用下移动的距离x，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……
答案：6.C
7.探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图1-7-8所示，实验主要过程如下：
图1-7-8

（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……;
（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度、、、……；
（3）作出草图；
（4）分析图象.如果图象是一条直线，表明W∝；如果不是直线，可考虑是否存在∝、∝、∝等关系.
以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是___________.
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…….所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致.当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……
B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜
C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带.纸带上打出的点，两端密、中间疏.出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小
D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算
答案：7.D

8.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图1-7-12甲所示的装置.实验步骤如下：

图1-7-12
⑴把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器；
⑵改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力；
⑶用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连；
⑷接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,测出x、x1、x2(如图乙所示),查得打点周期为T.
判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是 ;本实验还需直接测量的物理量是: (用相应的符号表示) .探究结果的表达式是 (用相应的符号表示).
答案：8.纸带上点迹间距相等 小车的质量M、砂及砂桶的总质量m
9．小明同学设计了一个实验来探究自行车的初速度与其克服阻力做功的关系，实验的主要步骤是：①找一段平直的路面，并在路面上画一道起点线；②骑上自行车用较快速度驶过起点线，并从车把手处自由释放一团很容易辨别的橡皮泥；③车驶过起点线后就不再蹬自行车脚蹬，让车依靠惯性沿直线继续前进；④待车停下，记录自行车停下时的位置；⑥用卷尺量出起点线到橡皮泥落地点间的距离s、起点线到终点的距离L及车把手处离地高度h.若自行车在行驶中所受的阻力为f并保持恒定.
（1）自行车经过起点线时的速度　 　　　　（用己知的物理量和所测量得到的物理量表示）；
（2）自行车经过起点线后克服阻力做功　 　　　　（用己知的物理量和所测量得到的物理量表示）；
（3）多次改变自行车经过起点时的初速度，重复上述实验步骤②~④，则每次只需测量上述物理量中的　　　　　和　　　　　，就能通过数据分析达到实验目的.
答案：9.⑴ ⑵fL (3)s L
解析:（1）本题是对探究动能定理实验的实际拓展，综合性较强，自行车经过起点线时的速度可以看成打点计时器打下的点，；（2）根据定义，自行车经过起点线后克服阻力做功；（3）多次改变自行车经过起点时的初速度，重复多次测量，则每次只需用卷尺量出起点线到橡皮泥落地点间的距离s、起点线到终点的距离L。
10.为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系,现提供如图1-7-13所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器所用交流电频率为50 Hz):

图1-7-13

(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施?

(2)①当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致,我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W.
②由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如图1-7-14所示是其中四次实验打出的部分纸带.

图1-7-14
试根据第①、②项中的信息,填写下表.

从表中数据可得出结论: .
答案：10.(1)可将木板一端垫高,使重力沿斜面的分力与摩擦力平衡.
(2)

橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比

11.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图1-7-3所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小.小车中可以放置砝码.

图1-7-3
（1）实验主要步骤如下：
①测量________和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；
②将小车停在C点，__________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度.
③在小车中增加砝码，或_______________，重复②的操作.
（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|v22－v21| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功.表格中△E3=__________，W3=________.(结果保留三位有效数字)
表1 数据记录表
次数
M/kg
|v21－v22 /(m/s)2
△E/J
F/N
W/J
1
0.500
0.760
0.190
0.400
0.200
2
0.500
1.65
0.413
0.840
0.420
3
0.500
2.40
△E3
1.220
W3
4
1.000
2.40
1.20
2.420
1.21
5
1.000
2.84
1.42
2.860
1.43
（3）根据表1，请在图1-7-4中的方格纸上作出△E-W图线.
图1-7-4

答案：7.77（1）①小车、砝码 ②接通电源，释放小车 ③减少砝码 （2）0.600 0.610（3）如图1-7-5所示.

图1-7-5
12.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1-7-6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一台，导线、复写纸、纸带、细沙若干．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：
图1-7-6

（1）还需要补充的实验器材是 ．
（2）某同学的实验步骤如下：用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L，算出这两点的速度v1与v2．要完成本实验，还缺哪些实验步骤或应控制的实验条件？若用如上的字母代表实验中测量到的物理量，写出本实验最终要验证的数学表达式．

（3）若挑选的一条点迹清晰的纸带，如图1-7-7所示，且已知滑块的质量为Ｍ，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为s1、s2、s3、s4、s5（图中未标出s3、s4、s5），则由此可求得纸带上由Ｂ点到Ｅ点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W＝ ；该滑块动能改变量的表达式为ΔEk＝ ．（结果用题中已知物理量的字母表示）

A
B
C
D
E
F
s1
s2

图1-7-7

答案：12.（1）天平、刻度尺 、小木块 （2）所缺的步骤：先将空的小沙桶从滑轮上取下，用天平测定小沙桶的质量，再将空的小沙桶挂回，用小木块将长木板的左端稍稍垫起，直至轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速滑行为止.实验中保持.本实验最终要验证的数学表达式.
(3)
13.物体沿斜面下滑时动能可能发生变化.某实验小组为了探究滑块由静止开始沿斜面匀加速下滑过程中动能变化与哪些因素有关，利用如图1-7-9所示的斜面和滑块A做实验,进行了相应的探究.

图1-7-9

(1)请说出实验中可能影响滑块A动能变化的两个实验条件.
①_______________________________________________________________________；
②______________________________________________________________________ .
(2)请设计一实验方案,能直观地反映滑块A滑至斜面底端N处动能大小的不同.
例如，方案甲:在斜面底端N处水平放置一平板,使连接处足够平滑,然后在N处放另一质量较小的滑块B,滑块A滑至N处的动能越大,则滑块B被碰后在平面上滑行得越远.
则你设计的方案乙：

.
(3)该实验小组利用上述“方案甲”进行实验,并用速度传感器和刻度尺分别测得滑块B在N处被碰后的初速度vN的大小与滑行距离x大小对应关系的四组数据,见下表.请在图1-7-10中用图象法求出滑块B与水平面之间的动摩擦因数.

B滑行距离x/m
B在N点速度vN/（m·s-1）
0.18
0.61
0.32
0.80
0.50
1.01
0.71
1.20

图1-7-10
答案:13.(1)①斜面的粗糙程度 ②斜面的倾角大小 (2) 观察滑块A在与斜面平滑连接的水平面上滑行位移越大,动能越大 (3) 如图12所示，=0.1.

图12
解析：(1)写出影响滑块A在下滑过程中动能变化的两个条件.例如,斜面的粗糙程度(或摩擦因数或摩擦力)，斜面的倾角大小(或高度)；
(2)观察滑块A在与斜面平滑连接的水平面上滑行位移越大,动能越大（或滑块A平抛落地水平位移越大，动能越大；或沿与斜面平滑连接的弧形面上滑的高度越高，动能越大；或观察滑块A从斜面上不同位置滑到N位置时,与会发生明显形变的障碍物(如海绵、沙子、弹簧、橡皮泥、弹性网等)作用，通过观察，它们的形变越大,动能越大）；
(3)①换算出vN2；②利用数据作出图12所示的图线；③由动能定理,则 ，故以v2为纵坐标，x为横坐标，得到一条直线，再取特殊点x=0.5 m,v2=1.0 m2/s2 ，.