天之骄子2023高考物理一轮总复习课时强化作业22实验五探究功与速度变化的关系新人教版

PAGEPAGE2课时强化作业二十二实验五探究功与速度变化的关系1．(2022届东北师范大学附属中学第四次模拟)利用图示装置可以做力学中的许多实验．(1)利用此装置做“研究匀变速直线运动〞的实验时，________(选填“需要〞或“不需要〞)设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响.(2)利用此装置探究“加速度与质量的关系〞并用图象法处理数据时，如果画出的a­m关系图象是曲线，那么________(选填“能〞或“不能〞)确定小车的加速度与质量成反比．(3)利用此装置探究“功与速度变化的关系〞的实验时，通过增减砝码改变小车所受拉力时，________(选填“需要〞或“不需要〞)重新调节木板的倾斜度．解析：(1)利用纸带、小车和打点计时器做“研究匀变速直线运动〞的实验时，只需求解运动的加速度，不需要消除小车和木板间的摩擦阻力的影响．(2)探究“加速度与质量的关系〞并用图象法处理数据时，如果画出的a­m关系图象是曲线，曲线的种类很多，不能确定加速度与质量的反比关系，故应该画出a­eq\f(1,m)图象．(3)利用此装置探究“功与速度变化的关系〞的实验时，通过增减砝码改变小车所受拉力时，不需要重新调节木板的倾斜度．答案：(1)不需要(2)不能(3)不需要2．(2022届遵义高三联考)现提供如图甲所示的器材探究功与速度变化的关系，请思考探究思路并答复以下问题：(1)为了消除摩擦力的影响，应采取的措施是_________________________________________________________________________________________________________________________.(2)在某次实验中某同学得到了如图乙所示的一条纸带，在A，B，C三个计数点中应该选用________(填“A〞，“B〞或“C〞)点的速度才符合要求．(3)某同学用如图甲所示的装置做该实验，先使小车不连接橡皮筋，发现小车在木板上加速下滑．那么在橡皮筋弹力作用下，合外力对小车做的功________(填“大于〞“小于〞或“等于〞)橡皮筋弹力所做的功．解析：(1)小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力作用，为使拉力等于合力，那么应该用重力沿斜面的分力来平衡摩擦力，故将长木板的一段垫高．(2)橡皮筋做功完毕后，小车速度最大，做匀速直线运动，选用C点的速度才符合要求．(3)不加橡皮筋时，木块加速下滑，说明合外力不为零，此时在橡皮筋弹力作用下时，合外力大于橡皮筋的拉力，因此合外力对小车做的功大于橡皮筋弹力所做的功．答案：(1)将长木板的一段垫高，使小车匀速下滑，以平衡摩擦力(2)C(3)大于3．(2022届吉林省实验中学第二次模拟)某学习小组做“探究功与速度变化的关系〞的实验如下图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致)，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算．(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________(填“交流〞或“直流〞)电源.(2)实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，那么下面操作正确的选项是________．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(3)假设木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，以下说法正确的选项是________．A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作的情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________局部进行测量(根据如下图的纸带答复).解析：(1)打点计时器使用交流电源才可以正常工作．(2)小车受到重力、支持力、摩擦力和细线的拉力作用，要使拉力等于合力，必须让木板适当倾斜，使重力沿斜面向下的分量平衡摩擦力，垫高木板的一端后，放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即平衡了摩擦力，D选项正确．(3)假设木板水平放置，说明未平衡摩擦力，当两条橡皮筋的弹力与摩擦力相等时，小车速度最大，所以橡皮筋仍处于伸长状态，A选项错误，B选项正确；此时小车没有过两个铁钉的连线，C、D选项错误．(4)本实验要测量最大速度，应该选用点迹恒定的局部，选HJ局部．答案：(1)交流(2)D(3)B(4)HJ4．(2022届洛阳市模拟)某同学利用如图甲所示的装置验证动能定理．固定并调整斜槽，使它的末端O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，进行屡次测量，记录数据如下：高度H(h为单位长度)h2h3h4h5h6h7h8h9h水平位移cm5.59.111.714.215.917.619.020.621.7(1)斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ，斜槽底端离地的高度为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，动能定理假设成立，应满足的关系式是________．(2)以H为横坐标，以________为纵坐标，在坐标纸上描点作图，如图乙所示．(3)由第(1)(2)问，可以得出结论________________________________________________________________________________________________________________________________.(4)受该实验方案的启发，某同学改用图丙的装置实验．他将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，仍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，并测量小球击中木板时平抛下落的高度d.他以H为横坐标，以________为纵坐标，描点作图，使之仍为一条倾斜的直线，也到达了同样的目的.解析：(1)小球在斜槽上滑下过程中，重力和摩擦力做功，合外力做功为W合＝mgH－μmgcosθ·eq\f(H,sinθ)，小球离开斜槽后做平抛运动，设离开斜槽时的速度为v，根据平抛运动的规律得，x＝vt，y＝eq\f(1,2)gt2，联立解得v＝xeq\r(\f(g,2y))，动能定理假设成立，应满足的关系式为Heq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(μ,tanθ)))＝eq\f(x2,4y).(2)根据(1)中所示结果可知，应以H为横坐标，以x2为纵坐标，在坐标纸上描点作图．(3)由第(1)(2)问可以得出的结论为，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动能的增量．(4)小球离开斜槽后做平抛运动，下落高度d＝eq\f(1,2)gt2，初速度v＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,2d))，根据动能定理得，Heq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(μ,tanθ)))＝eq\f(x2,4d)，所以以H为横坐标，以eq\f(1,d)为纵坐标，描点作图，使之仍为一条倾斜的直线．答案：(1)Heq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(μ,tanθ)))＝eq\f(x2,4y)(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动能的增量(4)eq\f(1,d)5．(2022届开封市高三模拟)如下图，水平桌面上边缘固定着曲线末端水平的斜面体A，小铁块B，斜面体A的斜面是曲面．现提供的实验测量工具有：重锤线、铺在地面上的白纸和复写纸，其他的实验器材可根据实验需要自选．现要设计一个实验，测出小铁块B自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，小铁块B克服摩擦力做的功．请答复以下问题：(1)除题中供应的器材外，还需要选用的器材是_______________________________________________________________.(2)实验中除了要测量斜面高度H、桌面高度h外，还需要测量的物理量是________________________________________________________________________．(3)写出用测量结果字母表示的Wf的表达式(重力加速度g)：________________________________________________________________________.解析：小铁块B沿斜面下滑过程中，重力和摩擦力做功，离开斜面底端后做平抛运动，根据平抛运动规律得，x＝vt，h＝eq\f(1,2)gt2，联立解得v＝xeq\r(\f(g,2h))，全过程根据动能定理得，mgH－Wf＝eq\f(x2,4h)，解得Wf＝mgH－eq\f(x2,4h)，要想得到自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，小铁块B克服摩擦力做的功，需要测量的物理量为，斜面顶端离桌面高度H，桌面离地高度h，桌面右边缘边到铁块落地点的水平距离x，小铁块质量m.需要的测量工具为：天平、直尺、重锤线、白纸和复写纸．还需要的器材是天平、直尺．答案：(1)天平、直尺(2)小铁块平抛的水平距离x，小铁块质量m(3)Wf＝mgH－eq\f(mgx2,4h)6．(2022届全国名校第二次联考)某同学利用图甲所示装置进行探究恒力做功与物块动能变化的关系的实验，水平桌面上放上小物块，适当重物牵引下运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上．通过实验得到如图乙所示的纸带，纸带上O点为物块运动起始时刻打的点，选取时间间隔0.1s，实验时物块的质量为0.50kg，力传感器测得物块受到的拉力为1.98N，测得(g取9.80m/s2)．(1)物块减速运动过程中加速度的大小为a＝________m/s2；动摩擦因数为________．(2)物块从O到D，所受合力做的功为W＝________J；动能变化量ΔEk＝________J(保存3位有效数字)解析：(1)分析纸带可知，FP段物块做减速运动，根据匀变速直线运动规律Δx＝aT2得，加速度a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(0.0864－0.0668,0.01)m/s2＝1.96m/s2.根据牛顿第二定律得，μmg＝ma，联立解得，μ＝0.2.(2)OD过程合外力为F合＝F－μmg＝1.98N－0.2×0.5×9.8N＝1.00N.根据做功公式得，W＝FL＝1.00×(0.1604＋0.0901)J＝0.251J.D点的速度为vD＝eq\f(x,2T)＝eq\f(0.0901＋0.1099,0.2)m/s＝1m/s.动能的变化量为ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)＝eq\f(1,2)×0.5×1J＝0.250J.答案：(1)1.960.2(2)0.2510.2507．某同学利用如下图的装置探究功与速度变化的关系.(ⅰ)小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；(ⅱ)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(ⅰ)，小物块落点分别记为M2、M3、M4…；(ⅲ)测量相关数据，进行数据处理．(1)(多项选择)为求出小物块抛出时的动能，需要测量以下物理量中的(填正确答案标号)________．A．小物块的质量m B．橡皮筋的原长xC．橡皮筋的伸长量Δx 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功分别记为W1、W2、W3、…，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、….假设功与速度的平方成正比，那么应以W为纵坐标，________为横坐标作图，才能得到一条直线．(3)由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，那么由此引起的误差属于____