高考物理一輪復習 第六章 微專題41 探究動能定理

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探究動能定理 考點及要求：(1)實驗原理與操作；(2)數(shù)據(jù)處理與誤差分析． 1．在追尋科學家研究足跡的過程中，某同學為探究恒力做功和物體動能變化間的關系，采用了如圖1所示的實驗裝置． 圖1 (1)實驗時，該同學用鉤碼的重力表示小車受到的合力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認為應該采取的措施是________(填選項前的字母)． A．保證鉤碼的質量遠小于小車的質量 B．選取打點計時器所打的第1點與第2點間的距離約為2 mm的紙帶來處理數(shù)據(jù) C．把長木板不帶滑輪的一端適當墊高以平衡摩擦力 D．必須先接通電源再釋放小車 (2)如圖2所示是實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是連續(xù)的六個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，相鄰計數(shù)點間的距離已在圖中標出，測出小車的質量為M，鉤碼的總質量為m.從打B點到打E點的過程中，合力對小車做的功是______________，小車動能的增量是__________．(用題中和圖中的物理量符號表示) 圖2 2．某實驗小組用圖3的實驗裝置探究合力做功與動能變化的關系．鐵架臺豎直固定放置在水平桌面上，長木板一端放置在水平桌面邊緣P處，另一端放置在鐵架臺豎直鐵桿上，使長木板傾斜放置，長木板P處放置一光電門，用光電計時器記錄滑塊通過光電門時的擋光時間． 圖3 實驗步驟是： ①用游標卡尺測出滑塊上擋光片的寬度L，用天平測量滑塊的質量m. ②平衡摩擦力：以長木板放置在水平桌面上的P處為軸，調節(jié)長木板在鐵架臺上的放置位置，使滑塊恰好沿木板向下做勻速運動．在鐵架臺豎直桿上記下此位置Q1，用刻度尺測出Q1到水平面的高度H. ③保持P點位置不變，長木板另一端放置在鐵架臺豎直桿Q2上．用刻度尺量出Q1、Q2的距離h1，將滑塊從Q2位置由靜止釋放，由光電門計時器讀出擋光片的擋光時間t1. ④保持P位置不變，重新調節(jié)長木板另一端在鐵架臺上放置的位置，重復步驟③數(shù)次． Ⅰ.滑塊沿長木板由Q2運動到P的過程中，用測量的物理量回答下列問題(重力加速度已知為g)： (1)滑塊通過光電門的速度v＝________ (2)滑塊的動能變化量ΔEk＝________ (3)滑塊克服摩擦力做的功Wf＝________ (4)合力對滑塊做的功W合＝________ Ⅱ.某同學以長木板在鐵架臺豎直桿上的放置位置到Q1的距離(h)為橫坐標，以滑塊的擋光片通過光電門的擋光時間的平方的倒數(shù)()為縱坐標，根據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標中描點畫出如圖4所示的直線，直線延長線沒有過坐標原點，其原因主要是______________________． 圖4 圖5 3．探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系，實驗裝置如圖5所示．實驗過程中有平衡摩擦力的步驟，并且設法讓橡皮筋對小車做的功以整數(shù)倍增大，即分別為W0、2W0、3W0、4W0… (1)實驗中首先通過調整木板傾斜程度平衡摩擦力，目的是________(填寫字母代號)． A．為了釋放小車后小車能做勻加速運動 B．為了增大橡皮筋對小車的彈力 C．為了使橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功 D．為了使小車獲得較大的動能 (2)圖6是在正確操作情況下打出的一條紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一部分，已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm＝________m/s(保留3位有效數(shù)字)． 圖6 (3)幾名同學在實驗中分別得到了若干組橡皮筋對小車做的功W與小車獲得的最大速度vm的數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)繪出了下列給出的四個圖像，你認為其中正確的是________． 答案解析 1．(1)AC　(2)mgx　M()2－M()2 解析　(1)為使鉤碼的重力近似等于小車受到的合力，需要把長木板不帶滑輪的一端適當墊高以平衡摩擦力，C項正確；同時保證鉤碼的質量遠小于小車的質量，減小鉤碼失重帶來的誤差，A項正確；D項是打點計時器實驗的正確做法，對減小本題中的實驗誤差無影響，D錯誤；B項為保證重物由零開始做自由落體運動的措施，B項錯誤． 2．Ⅰ.(1)　(2)　(3)mgH　(4)mgh1 Ⅱ.平衡摩擦力的傾角過大 解析?、?(1)實驗中用擋光片通過光電門的平均速度作為滑塊通過光電門的瞬時速度，即v＝.(2)滑塊的動能變化量ΔEk＝mv2－0＝.(3)摩擦力被平衡時μ＝tan θ＝，x是P點到鐵架臺的水平距離．滑塊從Q2位置下滑時克服摩擦力做的功Wf＝μmgcos θ′＝mg(h1＋H)＝mgH.(4)合力對滑塊做的功W合＝WG－Wf＝mg(h1＋H)－mgH＝mgh1. Ⅱ.由于h＝0時摩擦力恰好被平衡，此時由靜止釋放的滑塊將保持靜止不動；若h＝0時>0，則表明平衡摩擦力的傾角過大． 3．(1)C　(2)1.22　(3)D 解析　(1)實驗目的是探究合外力做功與物體速度的關系，平衡摩擦力后，橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功． (2)由圖可知，小車先做加速度變化的加速運動，后做勻速運動．當小車做勻速運動時，小車獲得的速度最大，即 vm＝ m/s＝1.22 m/s. (3)由W∝v，知D正確．