（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)25 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理（含解析）新人教版

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1、實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理 選擇題 1．(2018·衡陽(yáng)二模)現(xiàn)提供了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材，來(lái)探究“合外力做的功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，由圖可知： (1)平衡摩擦力時(shí)，小車是否要掛紙帶________(填“要”或“不要”)； (2)在某次實(shí)驗(yàn)中，得到如圖乙所示的一條紙帶，在A、B、C三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)中應(yīng)該選用________(選填“A”“B”或“C”)點(diǎn)的速度才符合實(shí)驗(yàn)要求； (3)某同學(xué)采用如圖甲所示的裝置來(lái)做實(shí)驗(yàn)，先使小車不連接橡皮筋，發(fā)現(xiàn)小車在木板上加速下滑．那么，在橡皮筋彈力的作用下，合外力對(duì)小車所做的功________(選填“大于”“小于”或“等于”)橡皮筋彈力所做的功． 答

2、案　(1)要　(2)C　(3)大于 解析　(1)小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到木板的阻力以及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦阻力，所以平衡摩擦力時(shí)，小車需要掛紙帶． (2)橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)后，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以選用C點(diǎn)的速度才符合實(shí)驗(yàn)要求． (3)小車不連接橡皮筋，發(fā)現(xiàn)小車在木板上加速下滑，可知木板傾斜．在橡皮筋彈力的作用下，合外力對(duì)小車所做的功大于橡皮筋彈力做的功． 2．(2018·江蘇一模)小明所在的實(shí)驗(yàn)小組，為探究“拉力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖甲所示的裝置．已知小車的質(zhì)量為M＝200 g，該小組的同學(xué)想用鉤碼的重力作為小車受到的合外力，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法，必須要先平衡摩

3、擦力，并選擇適當(dāng)?shù)你^碼． (1)平衡摩擦力時(shí)，下列操作正確的是________． A．掛上鉤碼，放開沒有紙帶的小車，能夠自由下滑即可 B．掛上鉤碼，輕推沒有紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可 C．不掛鉤碼，放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D．不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可 (2)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室找到的鉤碼質(zhì)量有10 g、20 g、50 g和100 g的，應(yīng)選擇質(zhì)量為________的鉤碼最為合適． (3)該實(shí)驗(yàn)小組打下一條紙帶，將紙帶上打的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“0”時(shí)小車的速度為零，其后依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6(相鄰2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)

4、點(diǎn)未畫)，量出計(jì)數(shù)點(diǎn)3、4、5到計(jì)數(shù)點(diǎn)0的距離分別為x1、x2和x3，如圖乙所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，小車的質(zhì)量為M，鉤碼質(zhì)量為m，重力加速度為g，則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過(guò)程中，小車的動(dòng)能增量為________． (4)通過(guò)多次試驗(yàn)并計(jì)算，小明發(fā)現(xiàn)，小車動(dòng)能的增量總略小于mgx.你認(rèn)為造成這樣的原因可能是________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________

5、____. 答案　(1)D　(2)10 g　(3)M()2　(4)由于鉤碼做加速運(yùn)動(dòng)，所以細(xì)繩對(duì)小車的拉力小于鉤碼的重力mg 解析　(1)在平衡摩擦力時(shí)，不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可，故A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；故選D項(xiàng)． (2)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要保證小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，故鉤碼的質(zhì)量選擇10 g (3)打4點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度為：v＝ 故小車的動(dòng)能增量為：ΔEk＝M()2. (4)小車在鉤碼的拉力作用下，小車和鉤碼一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，所以細(xì)繩對(duì)小車的拉力小于鉤碼的重力． 3．(2018·山東模擬)一課外實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用來(lái)探究拉力對(duì)小車做

6、功跟小車動(dòng)能的關(guān)系．M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為沙和沙桶的質(zhì)量．(兩光滑滑輪質(zhì)量均不計(jì)，木板上的輕質(zhì)細(xì)線與木板平行，不計(jì)空氣阻力)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是________． A．用天平測(cè)出沙和沙桶的質(zhì)量m B．用天平測(cè)出帶滑輪的小車的質(zhì)量M C．將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力 D．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù) E．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要沙和沙桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M (2)如圖為實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶，已知打點(diǎn)頻率為f，選取某一個(gè)打的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)0，然后每隔4個(gè)點(diǎn)選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次記為1、2、3、4、5、6，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距

7、離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6.實(shí)驗(yàn)中測(cè)出小車的質(zhì)量M，力傳感器顯示拉力為F，從計(jì)數(shù)點(diǎn)1到5的過(guò)程中，外力對(duì)小車做的功為________，小車動(dòng)能的變化為________．(用本問(wèn)所給的字母表示) 答案　(1)BCD　(2)2F(s5－s1)　M[－] 解析　(1)A項(xiàng)，該實(shí)驗(yàn)中，探究拉力做功與M動(dòng)能變化量的關(guān)系，拉力的大小用力傳感器得出，不需要用沙和沙桶的重力表示，不需要滿足沙和沙桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，E項(xiàng)錯(cuò)誤． B項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)中需要得出M動(dòng)能的變化量，則需要測(cè)出帶滑輪的小車質(zhì)量，故B項(xiàng)正確． C項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為繩子拉力為小車的合力，所以需要平衡摩擦力，

8、故C項(xiàng)正確． D項(xiàng)，小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)，故D項(xiàng)正確． 故選B、C、D三項(xiàng)． (2)拉力傳感器的示數(shù)為F，則小車所受的合力為2F，則外力做功W＝2F(s5－s1)，點(diǎn)1的瞬時(shí)速度v1＝＝，點(diǎn)5的瞬時(shí)速度v5＝＝，則小車動(dòng)能的變化量ΔEk＝Mv52－Mv12＝M(－)． 4．(2018·陜西三模)某興趣小組的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，通過(guò)電磁鐵控制的小球從A點(diǎn)自由下落，下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)光電門B時(shí)，通過(guò)與之相連的毫秒計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)記錄擋光時(shí)間t，測(cè)出A、B之間的距離h.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小球下落過(guò)程中球心通過(guò)光電門中的激光束．

9、 (1)用10分度游標(biāo)卡尺測(cè)得小球直徑如圖乙所示，則小球直徑為________ cm，某次小球通過(guò)光電門B時(shí)，毫秒計(jì)時(shí)器的讀數(shù)為3×10－3 s，則該次小球通過(guò)光電門B時(shí)的瞬時(shí)速度大小v＝________ m/s. (2)興趣小組用該套裝置進(jìn)行“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)光電門B的位置，計(jì)算出小球每次通過(guò)光電門B的速度v1、v2、v3、v4…，并測(cè)出小球在A、B間的下落高度h1、h2、h3、h4…，然后繪制了如丙圖所示的h-v圖像．若為了更直觀地看出h和v的函數(shù)關(guān)系，他們下一步應(yīng)該重新繪制________． A．h-v2圖像　　　　　　 B．h-圖像 C．h-圖像

10、 D．h-圖像 答案　(1)1.14　3.8　(2)A 解析　游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為：1.1 cm，游標(biāo)尺上第4個(gè)刻度與上面對(duì)齊，故讀數(shù)為：4×0.1 mm＝0.4 mm＝0.04 cm， 故最終讀數(shù)為：1.1 cm＋0.04 cm＝1.14 cm＝0.011 4 m； 利用小球通過(guò)光電門的平均速度代替瞬時(shí)速度，因此有： vB＝＝ m/s＝3.8 m/s (2)小球從A點(diǎn)自由下落，所以有：mgh＝mv2－0， 若為了更直觀地看出h和v的函數(shù)關(guān)系，應(yīng)該繪制h-v2圖像． 5．(2018·河南一模)如圖1是一實(shí)驗(yàn)小組“探究外力做功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，將光電門固定在軌道上的B

11、點(diǎn)，質(zhì)量為M的小車中放置了N個(gè)相同的鉤碼，需要增加細(xì)繩上的拉力時(shí)，每次從小車?yán)锬贸鲆粋€(gè)鉤碼掛到繩子下端，讓小車從位置A由靜止釋放，記下遮光條的擋光時(shí)間． (1)實(shí)驗(yàn)開始前該小組將兩個(gè)同樣寬度的遮光條分別固定在小車的前端和后端，將長(zhǎng)木板的右端墊高，不掛鉤碼，輕推小車使小車運(yùn)動(dòng)，若滿足________________________，則說(shuō)明已經(jīng)平衡了摩擦力． (2)將小車后端的遮光條去掉，測(cè)出A、B之間的距離x，用游標(biāo)卡尺測(cè)出光電門遮光條的寬度如圖2所示，則d＝________ cm；某次實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt＝2×10－2 s，則小車

12、經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為________ m/s. (3)依次從小車中取出鉤碼掛在左端細(xì)繩上，讓小車從位置A由靜止釋放，并記下對(duì)應(yīng)遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt，處理數(shù)據(jù)時(shí)，該小組作出了鉤碼個(gè)數(shù)n和擋光時(shí)間Δt關(guān)系如圖3，通過(guò)n-關(guān)系圖線，可以得出的結(jié)論是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 答案　(1)前后兩個(gè)遮光條的擋光時(shí)間相等

13、(2)0.520　0.26 (3)重力對(duì)鉤碼做功與鉤碼和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量成正比 解析　(1)摩擦力平衡后，不掛鉤碼，輕推小車使得小車沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，則小車將做勻速運(yùn)動(dòng)，兩擋光條的擋光時(shí)間相等； (2)如圖可知，擋光條的寬度為d＝5 mm＋0.05×4 mm＝5.20 mm＝0.520 cm，小車通過(guò)光電門的速度為v＝＝0.26 m/s； (3)由圖可知，鉤碼個(gè)數(shù)n與成正比，重力對(duì)鉤碼做功為nmgx，系統(tǒng)動(dòng)能增加量為(M＋nm)，由此可知：重力對(duì)鉤碼做功與鉤碼和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量成正比． 6．(2018·深圳模擬)某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系． (ⅰ

14、)小物塊在橡皮筋的作用下彈出，沿光滑水平桌面滑行之后平拋落至水平地面上，落點(diǎn)記為M1； (ⅱ)在釘子上分別套上2條、3條、4條…相同的橡皮筋，每次都將小物塊拉到虛線上的同一位置，重復(fù)步驟(ⅰ)，小物塊落點(diǎn)分別記為M2、M3、M4…； (ⅲ)測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理． (1)為求出小物塊拋出時(shí)的動(dòng)能，下列物理量中需要測(cè)量的是________(填寫正確答案標(biāo)號(hào))． A．小物塊的質(zhì)量m B．橡皮筋的原長(zhǎng)x C．橡皮筋的伸長(zhǎng)量Δx D．桌面到地面的高度h E．小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L (2)將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做功分別為W1、W2、W3、…，小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離

15、分別記為L(zhǎng)1、L2、L3、….如果功與速度的平方成正比，則在W、L的關(guān)系曲線中，應(yīng)以W為縱坐標(biāo)、________為橫坐標(biāo)作圖，才能得到一條直線． (3)若求出n次實(shí)驗(yàn)中小物塊每次拋出時(shí)的速度v1、v2、v3…作出W-v圖像，則下列圖像符合實(shí)際的是________． (4)由于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________(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)． 答案　(1)ADE　(2)L2　(3)D　(4)系統(tǒng)誤差 解析　(1)小球離開桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)桌面到地面的高度h＝gt2，可計(jì)算出平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，再根據(jù)小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L＝v0t，可計(jì)算出

16、小球離開桌面時(shí)的速度，根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式Ek＝mv2，還需要知道小球的質(zhì)量． 故A、D、E三項(xiàng)正確，B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤． (2)根據(jù)h＝gt2，和L＝v0t，可得v02＝＝＝L2，因?yàn)楣εc速度的平方成正比，所以功與L2成正比，故應(yīng)以W為縱坐標(biāo)、L2為橫坐標(biāo)作圖，才能得到一條直線． (3)根據(jù)W＝Ek＝mv2，可知，W與v的平方成正比，所以W-v圖像應(yīng)該是拋物線方程，所以D項(xiàng)正確； (4)一般來(lái)說(shuō)，從多次測(cè)量揭示出的實(shí)驗(yàn)誤差稱為偶然誤差，不能從多次測(cè)量揭示出的實(shí)驗(yàn)誤差稱為系統(tǒng)誤差．由于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系統(tǒng)誤差． 7.(2018·山東省模擬)某實(shí)驗(yàn)小組只利用

17、刻度尺測(cè)出小滑塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，裝置設(shè)計(jì)如圖．傾斜的木板通過(guò)一小段弧形軌道與桌面連接，從木板上某一位置釋放小滑塊，小滑塊從木板上滑下后沿桌面滑行，最終垂直桌面邊緣水平拋出．測(cè)出木板底部離桌面邊緣的距離L，桌面離地高度H，小滑塊的落地點(diǎn)到桌子邊緣的水平距離x.改變傾斜的木板離桌子邊緣的距離(不改變木板的傾斜程度)，并保證每次從木板的同一位置釋放小滑塊．重復(fù)以上步驟進(jìn)行多次測(cè)量并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)． (1)保證每次從木板的同一位置釋放小滑塊的目的是 _______________________________________________________________________

18、_. (2)利用圖像法處理數(shù)據(jù)．若以L為縱軸，則應(yīng)以________為橫軸，擬合直線．(在“x、、x2、”中選擇填寫) (3)若圖像橫軸和縱軸上的截距分別為a和b，則求得μ＝________． 答案　(1)保證每次滑到斜面底端具有相同的速度 (2)x2　(3) 解析　(1)保證每次滑到斜面底端具有相同的速度 (2)測(cè)出木板底部離桌子邊緣的距離L，桌子邊緣離地的高度H，小鐵塊的落地點(diǎn)到桌子邊緣的水平距離x，再設(shè)小鐵塊靜止釋放高度為h， 根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則有：H＝gt2，且v＝ 那么v＝x 依據(jù)動(dòng)能定理，則有：μmgL＝mgh－mv2； 即L＝－x2＋， 若以L為縱軸，則應(yīng)以x2為橫軸擬合傾斜直線； (4)若圖像橫軸和縱軸上的截距分別為a和b，則有：＝ 解得μ＝. 8