2013届高三物理一轮复习 5.4实验 探究功与速度变化的关系精品练习 新人教版

1 第四讲第四讲 实验 探究功与速度变化的关系实验 探究功与速度变化的关系 1 在 探究动能定理 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 ABD 2 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 所示的装 置 实验步骤如下 把纸带的一端固定在小车的后面 另一端穿过打点计时器 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 用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬 吊的沙桶相连 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 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 不挂重物时纸带上点迹间距相等 小车的质量M 沙及沙桶的质量m mgx M 1 2 2 2 M 2 x2 2T 1 2 x1 2T 3 在探究功和动能改变之间的关系时 初动能为零 试判断下列各图像正确的是 解析 由W mv2 0 知W v图线应当是抛物线 故选 A 1 2 答案 A 4 在探究恒力做功与物体的动能改变量的关系的实验中备有下列器材 A 打点计时器 B 天平 C 秒表 D 低压交流电源 E 电池 F 纸带 G 细线 砝码 小车 砝码盘 H 薄木板 1 其中多余的器材是 填对应字母 缺少的器材是 2 测量时间的工具是 测量质量的工具是 填对应字母 3 下图是打点计时器打出的小车 质量为m 在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸 带 测量数据已用字母表示在图中 打点计时器的打点周期为T 请分析 利用这些数据能否 验证动能定理 若不能 请说明理由 若能 请说出做法 并对这种做法做出评价 解析 1 计算小车速度是利用打上点的纸带 故不需要秒表 打点计时器应使用低压 交流电源 不需要电池 故多余的器材是 C E 测量点之间的距离要用毫米刻度尺 故缺少 3 的器材是毫米刻度尺 2 测量时间的工具是 A 打点计时器 测量质量的工具是 B 天平 3 能 从A到B的过程中 恒力做的功为WAB FxAB物体动能的变化量为 EkB EkA mv mv m 2 m 2 m 1 22B 1 22A 1 2 xB 2T 1 2 xA 2T 1 2 x2B x2A 4T2 只要验证FxAB m即可 1 2 x2B x2A 4T2 优点 A B两点的距离较远 测量时的相对误差较小 缺点 只进行了一次测量验证 说服力不强 答案 1 C E 毫米刻度尺 2 A B 3 见解析 5 某兴趣小组在做 探究做功和物体速度变化关系 的实验前 提出以下几种猜想 W v W v2 W 他们的实验装置如图 所示 PQ为一块倾斜放置的木板 v 在Q处固定一个速度传感器 用来测量物体每次通过Q点的速度 在刚开始实验时 有位同 学提出 不需要测出物体质量 只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传 感器的示数就行了 大家经过讨论采纳了该同学的建议 1 本实验中不需要测量物体质量的理由是什么 2 让物体分别从不同高度无初速度释放 测出物体从初始位置到速度传感器的距离 L1 L2 L3 L4 读出物体每次通过速度传感器Q的速度v1 v2 v3 v4 并绘制了如 图 所示的L v图像 根据绘制出的L v图像 若为了更直观地看出L和v的变化关系 他们下一步应该作出 A L v2图像 B L 图像 v C L 图像 D L 图像 1 v 1 v 3 本实验中 木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果 4 解析 1 因为W Ek 而W mg sin cos L Ek mv2 等式两边都有m 1 2 所以探究W与v的关系可以不用测量质量m 2 由于题图 是关于 L v 的图像 该图像为曲线 不便于直观地看出L和v的变 化关系 所以 下一步应作出 L v2 的图像 应选 A 3 在实验中 由于物体在斜面上运动时 所受的合力是确定的 即F合 mg sin cos 所以摩擦力的大小不会影响L和v的关系 答案 1 见解析 2 A 3 不会 6 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 砂 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 实验时首先要做的步骤是 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 解析 1 测量滑块质量M及沙和沙桶的总质量m必须用到天平 而根据纸带测滑块运 动的位移和对应速度要用到刻度尺 2 平衡摩擦力以后 由牛顿第二定律可求出滑块受到的合力 5 F 可见 只有m M时 F才基本等于mg Mmg M m mg 1 m M 3 对滑块来说 合外力的功W mgL 此过程中动能的增加量 Ek Mv Mv 1 22 2 1 22 1 故最终要验证的 动能定理 表达式为 mgL Mv Mv 1 22 2 1 22 1 答案 1 天平 刻度尺 2 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦力 3 mgL Mv Mv 1 22 2 1 22 1 7 探究能力是进行物理学研究的重要 能力之一 物体因绕轴转动而具有的动能叫 转动动能 转动动能的大小与物体转动的角 速度有关 为了研究某一砂轮的转动动能Ek 与角速度 的关系 某同学采用了下述实验 方法进行探索 如图所示 先让砂轮由动力 带动匀速旋转 测得其角速度 然后让砂 轮脱离动力 由于克服转轴间摩擦力做功 砂轮最后停下 测出砂轮脱离动力到停止转动的 圈数n 通过分析实验数据 得出结论 经实验测得的几组 和n如下表所示 rad s 1 0 51234 n5 02080180320 Ek J 另外已测得砂轮转轴的直径为 1 cm 转轴间的摩擦力为N 10 1 计算出砂轮每次脱离动力的转动动能 并填入上表中