【导与练】（浙江专用）高考物理大一轮总复习 第五章 第5课时 实验一 探究功与速度变化的关系知能达标训练(1).doc

第5课时实验一:探究功与速度变化的关系1.(2013龙岩模拟)在“探究功与物体速度变化关系”的实验中,每次选取纸带后,我们应选取纸带上的哪些点来求小车的速度(a)a.间距均匀的b.间距不均匀的c.间距均匀的与不均匀的都可d.最好是间距均匀的,若纸带上没有间距均匀的,也可用间距不均匀的解析:橡皮筋完全恢复后不再有力对小车做功,小车做匀速运动,纸带上的点间距是均匀的,故选项a正确,b、c错误;若纸带上没有间距均匀的点,说明纸带太短,橡皮筋还没完全恢复原状纸带已完全通过打点计时器,在这种情况下应选用更长的纸带,或者是因为没有完全平衡摩擦力,需重新平衡摩擦力,故选项d错误.2.关于“探究动能定理”的实验中,下列叙述正确的是(d)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解析:本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了,选项a错误;每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后每次实验时,橡皮筋做的功是第一次的整数倍,否则,功的数值难以测定,选项b错误;小车运动过程中会受到摩擦阻力,只有使木板倾斜到一定程度,才能减小误差,选项c错误;实验时,应该先接通电源,让打点计时器开始工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,选项d正确.3.(2013德阳期末)“探究动能定理”的实验装置如图所示,当小车在1条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为w0.当用2条、3条、4条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次实验时,橡皮筋对小车做的功记为2w0、3w0、4w0,每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出.关于该实验,下列说法正确的是(c)a.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,可能是木板倾角过大b.当小车速度达到最大时,小车在两个铁钉的连线处c.应选择纸带上点间距均匀的一段计算小车的最大速度d.应选择纸带上第一点到最后一点的一段计算小车的最大速度解析:木板倾角过大时,相邻两点之间的间隔会越来越大,选项a错误;当橡皮筋处于原长时,小车达到最大速度,而不是小车在两铁钉的连线处,选项b错误;本实验平衡摩擦力后,橡皮筋做功结束后,小车做匀速直线运动,选项c正确、选项d错误.4.某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”.人骑自行车在平直的路面上运动,当人停止蹬车后,由于受到阻力作用,自行车的速度会逐渐减小至零,如图所示.在此过程中,阻力做功使自行车的速度发生变化.已知自行车无动力后受到的阻力恒定. (1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车,需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离s,为了计算自行车的初速度v,还需要测量(填写物理量的名称及符号).(2)设自行车受到的阻力恒为ff,计算出阻力做的功及自行车的初速度.改变人停止蹬车时自行车的速度,重复实验,可以得到多组测量值.以阻力对自行车做功的大小为纵坐标,自行车初速度为横坐标,作出wv曲线.分析这条曲线,就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系.在实验中作出wv图象如图所示,其中符合实际情况的是.解析:(1)人停止蹬车后,自行车做匀减速直线运动,其末速度为零,根据匀变速直线运动的规律有s=12vt,所以为了计算自行车的初速度v,还需要测量人停止蹬车后自行车滑行的时间t.(2)根据动能定理w=12mv2,所以wv图象应该是抛物线,如图c所示.答案:(1)人停止蹬车后自行车滑行的时间t(2)c5.(2013年福建理综)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图(甲):下列说法哪一项是正确的.(填选项前字母)a.平衡摩擦力时必须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.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放图(乙)是实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交流电频率为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).解析: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,选项a错误;该实验中,可近似用钩码的重力表示小车所受到的拉力,因此应使钩码的质量远小于小车的质量,选项b错误;实验时,为充分利用纸带,应使小车靠近打点计时器由静止释放,选项c正确.由于匀变速直线运动中vtv=vt,而计数点间的时间t=0.1 s,vb=ac2t=(18.59-5.53)10-20.2 m/s=0.653 m/s.答案:c0.6536.(2012浙江六校联考)某探究学习小组的同学欲“探究恒力做功与滑块动能变化的关系”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外还有学生电源、导线、复写纸、细沙、天平、刻度尺.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)实验时为了使滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,实验时除了要平衡摩擦力外,还要求沙和沙桶的总质量m与滑块的质量m应满足的条件是.(2)在(1)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(v1m(v22-v12)2(4)根据功能关系有:mgl=(m+m)(v22-v12)2答案:(1)m m(2)mgl=m(v22-v12)2(3) mglm(v22-v12)2(4) mgl=(m+m)(v22-v12)27.(2013年新课标全国卷)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示.向左推小球,使弹黄压缩一段距离后由静止释放:小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.回答下列问题:(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能ep与小球抛出时的动能ek相等.已知重力加速度大小为g.为求得ek,至少需要测量下列物理量中的(填正确答案标号).a.小球的质量mb.小球抛出点到落地点的水平距离sc.桌面到地面的高度hd.弹簧的压缩量xe.弹簧原长l0(2)用所选取的测量量和已知量表示ek,得ek=.(3)图(b)中的直线是实验测量得到的sx图线.从理论上可推出,如果h不变.m增加,sx图线的斜率会(填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,sx图线的斜率会(填“增大”、“减小”或“不变”).由图(b) 中给出的直线关系和ek的表达式可知,ep与x的次方成正比.解析:(1)小球抛出时的动能ek=12mv02,要求得v0需利用平抛知识,s=v0t,h=12gt2.根据s、h、g,求得v0=sg2h,因此,需测量小球质量m、桌面高度h及落地水平距离s.(2)小球抛出时的动能ek=12mv02=mgs24h.(3)弹簧的弹性势能ep=ek=12mv02=mgs24h,即s=2hepmg,由sx图像可知,s与x成正比,而ep与s2成正比,故ep应与x的2次方成正比,则shmgx,sx图线的斜率正比于hmg,如果h不变,m增加,sx图线的斜率将会减小;如果m不变,h增加,则sx图线的斜率会增大.答案:(1)abc(2)mgs24h(3)减小增大28.(2013年四川理综)如图(甲)所示,某组同学借用“探究a与f、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做运动.连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图(乙)所示的纸带.纸带上o为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点a、b、c、d、e、f、g.实验时小车所受拉力为0.2 n,小车的质量为0.2 kg.请计算小车所受合外力做的功w和小车动能的变化ek,补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).o-bo-co-do-eo-fw/j0.043 20.057 20.073 40.091 5ek/j0.043 00.057 00.073 40.090 7分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内w=ek,与理论推导结果一致.实验前已测得托盘质量为7.710-3 kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为kg(g取9.8 m/s2,结果保留至小数点后第三位).解析:实验中应当首先平衡摩擦力,即改变木板倾角,让小车可在木板上匀速运动.从纸带上的o点到f点,w=fof=0.20.557 5 j=0.111 5 j,打f点时速度vf=eg2t=0.667 7-0.457 50.2 m/s=1.051 m/s.ek=12mvf2=120.21.0512 j0.110 5 j.打b点时小车的速度为vb