探究动能定理实验测试题及解析

1、6探究动能定理实验测试题及解析1. (2020银川一中模拟)某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。A .小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行,匕落点记为Mi;B.在钉子上分别套上 2条、3条、4条、同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致, 重复步骤A,小物块落点分别记为 M2、M3、M4、；C.测量相关数据，进行数据处理。(1)为求出小物块抛出时的动能，需要测量下列物理量中的 (填正确答案标号)。A .小物块的质量mB.橡皮筋的原长xC.橡皮筋的伸长量限D.桌面到地面的高度 hE.小物块抛出点到落地点的水平距离L(2)将几次实验中橡皮筋对小物块做的功分别记为Wi、W2、

2、W3、小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为Li、L2、L3、若功与速度的平方成正比，则应以 W为纵坐标、为横坐标作图，才能 得到一条直线。(3)若小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于 (选填“偶然误差”或“系统误差”)。解析：(1)小物块离开桌面后做平抛运动，根据桌面到地面的高度 h = 2gt2,可计算出平抛运动的时间，再根据小物块抛出点到落地点的水平距离L = vt,可计算出小物块抛出时的速度，根据动能的表达式Ek1= ：mv2,可求出小物块抛出时的动能，综上可知，A、D、E正确。(2)根据h = 2gt2和L = vt,可得v2 = 2hL2,因为功与速度的平方成正比，

3、所以功与L2成正比，故应以W为纵坐标、L2为横坐标作图，才能得到一条直线。(3)由于仪器本身不精确或实验方法粗略或实验原理不完善 而产生的误差属于系统误差。实验中由于小物块与桌面之间的摩 擦不能忽略而引起的误差属于系统误差。2.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器来探究动能定拉力传感器&B c速度传感器理。如图所示，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的拉力的大小。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。小车中可以放置祛码。(1)实验主要步骤如下：测量 和拉力传感器

4、的总质量 mi；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；正确连接所需装置。将小车停在 C点，接通电源，再 ，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。在小车中增加祛码，或 ,重复的操作。(2)如表是他们测得的几组数据，其中m是mi与小车中祛码质量之和，|v22 vi2|是两个速度传感器所记录速度的二次方差的绝对值，可以据此计算出动能变化量AEk, F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功。表格中的AEk3 =J, W3=Jo (结果保留三位有效数字)数据记录表次数m/kg|V22-V12|/ (m2 s 2)AEk/JF/NW/J10.5000

5、.7600.1900.4000.20020.5001.6500.4130.8400.42030.5002.400AEk31.220W341.0002.4001.2002.4201.21051.0002.8401.4202.8601.430(3)根据表中数据在图中的坐标纸上作AEk-W图线。解析：(1)实验中应测量小车和拉力传感器的总质量；打点计时器使用时应先接通电源，再释放小车;在小车中增加祛码或减少祛码来改变小车的质量，重复实验。1c C 1(2) Ek3= 2mM22 V12| = 2X 0.500 * 2.400 J= 0.600 J;W3 = F3 Lab = 1.220X 0.500

6、 J= 0.610 J。(3) Ek-W图线如图所示：答案：小车释放小车 减少祛码 (2)0.600 0.610见解析图3 .如图甲所示，气垫导轨上质量为 M的滑块通过轻质细绳绕过轻质动滑轮与拉力传感器相连，动滑轮下悬挂质量为 m的钩码，滑块上遮光条宽度为do实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为At,拉力传感器的读数为 F。遮光条滑块拉力传感器光电门:飞 工 L 1 1入 1 1 1 111111117Z?77?77777777Z!777777777777777777777了 气垫导轨钩码甲(1)用游标卡尺测量遮光条宽度如图乙所示，其读数为 cm。(2)某同学在“探究绳子拉力对

7、滑块做功与滑块动能变化的关系”实验时，记录滑块的初位置与光电 门的距离L及挡光条通过光电门的时间At,测得多组L和At值。应用图像法处理数据时，为了获得线性图像应作 图像 选填“ L-” “ L-f ”或L-四2” ，该图像的斜率 k=。(3)该同学通过实验发现：绳子拉力F做的功总大于滑块动能的变化量。若实验数据测量准确，出现该情况的可能原因是。A .钩码质量m未远小于滑块质量 MB.滑块运动过程中克服阻力做功C.气垫导轨没有调节水平D.没有考虑动滑轮的质量解析：(1)游标卡尺的主尺读数为 3 mm,游标尺上第12个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读 数为 12X0.05 mm = 0.60

8、 mm,所以最终读数为：3 mm+ 0.60 mm = 3.60 mm = 0.360 cm。(2)滑块通过光电门的速度v = 方,根据动能定理可知FL = 1m 5 2,解得l = M" 堂，故为了获得2线性图彳a应作L-T图像，斜率为k=MF。(3)小车受到的拉力是通过拉力传感器获得的，与钩码的质量和小车质量无关，故A错误；滑块运动过程中克服阻力做功，故 B正确；气垫导轨没有调节水平，拉力做功的一部分转化为小车的势能，故C正确；动滑轮的质量不会影响拉力传感器的拉力大小，故 D错误。2答案：(1)0.360 (2)L-0 (3)BC4 .某同学利用如图甲所示的装置探究动能定理。固定

9、并调整斜槽，使它的末端。点的切线水平，在水平地面上依次铺放好木板、白纸、复写纸。将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底 端时下落的高度H,并根据落点位置测量出小球平抛的水平位移x。改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下:高度H(h为单位长度)h2h3h4h5h6h7h8h9h水平位移x(cm)5.59.111.714.215.917.619.020.621.7(1)斜槽倾角为。，小球与斜槽之间的动摩擦因数为的斜槽底端离地面的高度为y,不计小球与水平槽之间的摩擦，小球从斜槽上滑下的过程中，动能定理若成立应满足的关系式是 (2)以H为横坐标，以 为纵坐标，在坐标纸上描点

10、作图，如图乙所示。(3)由第(1)(2)问，可以得出结论 解析：(1)设小球离开斜槽时的速度为v,根据平抛运动的规律得：x=vt, y = ;t2联立解得：v=x、2yH小球在斜槽上滑下的过程中，重力和摩擦力做功，则合力做的功为：W=mgHmgos。匚一'=sin 0小球动能的变化量AEk=2mv2=x2则小球从斜槽上滑下的过程中，动能定理若成立应满足的关系式是mgH 1瑞9 =mgx2。(2)根据以上分析可知，以 H为横坐标，以x2为纵坐标，在坐标纸上描点作图，如题图乙所示。(3)由第(1)(2)问，结合图像可得：在实验误差允许的范围内，小球运动到斜槽底端的过程中，合外力 对小球所做

11、的功等于动能的增量。答案：(1)mgH / 滞0 =导(2)x2 (3)在实验误差允许的范围内，小球运动到斜槽底端的过程中，合外力对小球所做的功等于小球动能的增量5 .用如图甲所示的实验装置完成“探究动能定理”实验。请补充完整下列实验步骤的相关内容。(1)用天平测量小车和遮光片的总质量M、祛码盘的质量 m0；用游标卡尺测量遮光片的宽度d,游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为 cm;按图甲所示安装好实验装置，用米尺测量两光电门之间 的距离s。0123 cm11 II J II IIll1111 II 1111JII ll I II ill 11Llill|ill|llll|llll|01020乙(

12、2)在祛码盘中放入适量祛码；适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等。(3)取下细线和祛码盘，记下 (填写相应物理量及其符号 )。(4)让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计时器分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间AtA和AtBo(5)在步骤(4)中，小车从光电门 A下滑至光电门B过程合外力做的总功 W合=，小车动能变化量AEk =(用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g),比较 W合和AEk的值，找出两者之间的关系。(6)重新挂上细线和祛码盘，改变祛码盘中祛码质量，重复 (2)(5)步骤。(7)本实验中，以下操作或要求是为了减小实验误差的

13、是 。A .尽量减小两光电门间的距离sB.调整滑轮，使细线与长木板平行C.祛码和祛码盘的总质量远小于小车的质量5 mm解析：(1)由于游标卡尺是20分度，所测遮光片的宽度应是主尺读数与游标尺两读数之和，即+ 4 X 0.05 mm = 5.20 mm = 0.520 cm 。(3)在祛码盘中放入适量祛码，适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等，这一步目的是使取下细线和祛码盘后小车运动所受合外力等于祛码和祛码盘的重 力(m+mo)g,所以当取下细线和祛码盘时，记下祛码盘中祛码的质量m。1(5)小车从光电门A下滑至光电门B过程中合外力做的总功 W合=(m+m0)gs,小车动能变化量 AEk=2M Td； 2-1M 今2，比较W合和 阻的值，找出两者之间的关