2020高考物理一轮复习专题5-6 实验五探究动能定理(精练)附答案

实验五 探究动能定理

1．(2019·甘肃省白银市一中期中)某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图8所示。

图8

(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和__________电源(填“交流”或“直流”)。 (2)实验主要步骤如下：

Ⅰ.实验时，为使小车所受合力等于橡皮筋的拉力，在未连接橡皮筋前将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，启动电源，轻推小车，得到的纸带应该是图9中的__________(填“甲”或“乙”)；

图9

Ⅱ.使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，沿木板运动，此过程中橡皮筋对小车做的功记为W； Ⅲ.再分别改用完全相同的2条、3条……橡皮筋作用于小车，每次释放小车时，除由静止释放外，还必须____________________(填写相应实验条件)，使得每次每条橡皮筋对小车做的功都为W；

Ⅳ.分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3、…。如图10所示是实验中打出的一条纸带，为了测量小车获得的最大速度，应选用纸带的__________部分进行测量；

图10

Ⅴ.只有一条橡皮筋时，作出W－v图象，则下列符合实际的图象是__________。

(3)若该小组实验时在遗忘了步骤Ⅰ的情况下也完成了实验，那么当小车速度最大时，橡皮筋处于__________(填“伸长”或“原长”)状态。

【答案】(1)交流 (2)乙；从同一位置释放；GJ(或HJ)；D (3)伸长

【解析】(1)电磁打点计时器接4～6 V的交流电源，电火花计时器接220 V的交流电源。因此需要交流电源。

(2)为使小车所受合外力等于橡皮筋的拉力，实验前必须平衡摩擦力，木板倾斜合适的角度，启动电源，轻推小车，使小车做匀速直线运动，得到的纸带应该是点迹均匀的乙。分别改用完全相同的2条、3条……橡皮筋作用于小车，每次释放小车时除由静止释放外，还必须从同一位置释放，使得每次每条橡皮筋对小车做的功都为W。为了测量小车获得的最大速度，应选用纸带的点迹均匀部分即GJ(或HJ)部分进行测量；由动能定理1

有W＝2mv2，作出W－v图象，则符合实际的图象是D。

(3)若该小组实验时在遗忘了步骤Ⅰ(即没有平衡摩擦力)的情况下也完成了实验，那么当小车速度最大时，橡皮筋拉力等于摩擦力，即橡皮筋处于伸长状态。

2．(2019·湖北仙桃一中期末)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某小组采用如图11甲所示的装置。

图11

(1)关于此次实验下面说法合理的是__________。

A．实验中若采取垫高木板一端作为平衡摩擦力的方法，改变小车质量重新做实验时必须重新平衡摩擦力 B．实验中要调节滑轮的高低，使滑轮和小车之间的细线保持水平

C．若使用沙桶和沙的总重力作为计算做功的恒力，用小车、沙桶和沙的总质量作为计算动能改变中的质量，实验中沙桶和沙的总质量必须远小于小车的质量

D．若在小车前端加装力传感器，用传感器的示数作为做功的恒力，实验中沙桶和沙的总质量可以不必远小于小车的质量

(2)某同学实验时测出了小车位移x，算出了与之对应的速度v，作出了v2－x图象如图乙所示，已知图线的斜率为k，则小车运动的加速度表达式为__________。

k【答案】(1)D (2)a＝2 【解析】(1)设小车的质量为M，此时木板与水平面的夹角为θ，当平衡摩擦力时重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力，即Mgsin θ＝μMgcos θ，改变小车的质量M后，等式依然成立，故不需要重新平衡摩擦力，选项A错误；调节滑轮的高度，使牵引木块的细线与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，选项B错误；沙

桶和沙减少的重力势能等于小车、沙桶和沙增加的动能之和，故实验中不需要沙桶和沙的总质量必须远小于小车的质量，选项C错误，在实验中可以用传感器测出细线拉力大小，不是将沙桶和沙的重力作为小车的拉力，故不需要满足沙桶和沙的总质量远小于小车的质量，选项D正确。

(2)根据速度位移公式得v

2

－v20＝2ax，解得v

2

＝2ax＋v20，则斜率

k

k＝2a，故a＝2。

3．(2019·内蒙赤峰市四中期末)某同学利用如图12甲所示的实验装置验证动能定理。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一装有适量细沙的易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m。遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，d表示遮光片的宽度，L表示A、B两点间的距离。滑块与导轨间没有摩擦力，用g表示重力加速度。

图12

(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片的宽度d＝________ cm。

(2)该同学首先调整导轨倾角，让滑块恰好在A点静止。剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则滑块受到的合外力的大小为________。

(3)为验证从A到B的过程中滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系，需要验证的关系式为________________________(用题目中所给的物理量符号表示)。

1?d?2【答案】(1)1.14 (2)mg (3)mgL＝2M?t?

【解析】(1)宽度d＝(11＋0.4)mm＝11.4 mm＝1.14 cm。

(2)由于滑块恰好在A点静止，因此滑块所受重力沿斜面向下的分力等于易拉罐及细沙所受的总重力mg，又由于斜面与滑块间无摩擦，因此滑块下滑时，受到的合外力的大小等于mg。

1d1?d?2

(3)设滑块到达B点的速度为v，则本实验应该验证mgL＝2Mv2，而v＝t，代入可得mgL＝2M?t?。 4．(2019·陕西省延安市一中期中)某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系． (1)下列叙述正确的是 ________ .

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

(2)实验中，某同学得到了一条如图乙所示的纸带．这条纸带上的点距并不均匀，下列说法正确的是 ________ .

乙

A．纸带的左端是与小车相连的 B．纸带的右端是与小车相连的

C．利用E、F、G、H、I、J这些点之间的距离来确定小车的速度 D．利用A、B、C、D这些点之间的距离来确定小车的速度 (3)实验中木板略微倾斜，这样做 ________ . A．是为了释放小车后，小车能匀加速下滑 B．是为了增大小车下滑的加速度

C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动