人教版新教材必修二 8.3 动能定理实验专题(含答案)

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名称 人教版新教材必修二 8.3 动能定理实验专题(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-11-27 15:58:06

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人教版新教材必修二第八章动能定理实验专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
关于探究功与物体速度变化的关系的实验中,下列说法正确的是( )
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保持水平
D. 先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
如图所示,小车放在木板上,小车的前端系一条细绳,绳的一端跨过定滑轮挂一个小盘,盘中放重物,用悬吊重物的方法为小车提供拉力。小车后面固定一条纸带,纸带穿过打点计时器。以小车为研究对象,用该装置进行物理实验,下列说法正确的是( )
A. 若探究功与物体速度变化的关系,必须调整定滑轮的高度使细线与木板平行
B. 若探究功与物体速度变化的关系,必须使盘和盘上重物的质量远大于小车质量
C. 若研究匀变速直线运动规律,必须垫高木板一端以平衡小车受到的摩擦力
D. 若研究匀变速直线运动规律,必须使盘和盘上的重物质量远大于小车质量
在“功与速度变化的关系”的实验中,可以得到橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度大小之间的关系,下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
如图所示装置做“探究功与物体速度变化的关系”的实验,小车在橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行.第一次实验用条橡皮筋,橡皮筋对小车做的功记为,当把条、条、条与第次实验完全相同的橡皮筋并在一起进行第次、第次、第次实验时,橡皮筋对小车做的功为、、,每次橡皮筋做功后小车获得的速度可通过打点计时器和纸带测出,探究小车获得的速度与橡皮筋所做功有什么定量关系.下列说法正确的是( )
A. 实验中先让小车在橡皮筋的作用下弹出,再接通打点计时器的电源
B. 每次实验中橡皮筋拉伸的长度必须相同
C. 实验中必须求出小车加速过程的平均速度
D. 每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
在“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验中,合外力对物体做功用表示,物体的速度用表示,根据实验数据作出了如图所示的图象,下列符合实际的是( )
A. B. C. D.
在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中下列说法哪一项是正确的( )
A. 平衡摩擦力时应将钩码通过细线挂在小车上
B. 实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放
C. 为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量
某同学用如图所示的装置做“探究合力做的功与动能改变量之间的关系”的实验,他们将光电门固定在水平轨道上的点,并用重物通过细线拉小车,然后保持小车和重物的质量不变,通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验,实验时要求小车每次都从静止释放。
如果遮光条通过光电门的时间为,小车到光电门的距离为,该同学通过描点作出线性图象来反映合力做的功与动能改变量之间的关系,则他所作的图象关系是下列哪个时才能符合实验要求
A. B. C. D.
某兴趣小组用如图所示的装置探究做功与物体速度变化的关系.
测出小车的质量为,再测出纸带上起点到点的距离为小车的速度可以由纸带算出.砝码、砝码盘和沙子的总质量为,重力加速度为;实验中,小车的质量应______砝码、砝码盘和沙子的总质量,小车所受合力做的功可用算出.多次测量,做出,若图像,即可得出结论;
A. 接近 B. 远小于 C. 远大于
某同学用如图所示的装置做“探究合力做的功与动能改变量之间的关系”的实验,他们将光电门固定在水平轨道上的点,并用重物通过细线拉小车,然后保持小车和重物的质量不变,通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验,实验时要求小车每次都从静止释放。
下列哪些实验操作能够减小实验误差________。
A. 调整轨道的倾角,在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动
B. 必须满足重物的质量远小于小车的质量
C. 必须保证小车从静止状态开始释放
某兴趣小组用如图所示的装置验证动能定理.
消除摩擦力的影响后,在砝码盘中加入砝码.接通打点计时器电源,松开小车,小车运动.纸带被打出一系列点,其中的一段如下图所示.所用交变电源的频率为,每个点取一个计数点,量出各计数点与点之间的距离分别为:,,,。则打点计时器打下点的瞬时速度为_______结果保留两位有效数字;
A. B. C. D.
二、实验题(本大题共3小题,共40.0分)
某同学利用图所示装置验证动能定理.调整木板的倾角平衡摩擦阻力后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带.某次实验得到的纸带及相关数据如图所示.
已知打出图中相邻两点的时间间隔为,从图给出的数据中可以得到,打出点时小车的速度大小________,打出点时小车的速度大小________结果均保留两位小数
若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图给出的数据中求得的物理量为________________________.
某实验小组采用如图所示的装置探究“探究做功和物体动能变化间的关系”,图中桌面水平放置,小车可放置砝码,实验中小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面.
实验的部分步骤如下:
在小车放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细绳连接小车和钩码;
将小车停在打点计时器附近,____,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点,断开开关;
改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复第二步的操作.
如图所示是某次实验中得到的一条纸带,其中、、、、、是计数点,相邻计数点间的时间间隔为则打点时小车的速度为____要验证合外力的功与动能变化的关系,除钩码和砝码的质量、位移、速度外,还要测出的物理量有:____.
某同学用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中还应该采取的两项措施是:____;____;
某同学为了验证动能定理,设计了以下实验。如图所示,长度为的轻绳一端固定在点,另一端有一个直径为,质量为的小球。在点放有一个光电门,可以测出小球经过光电门的时间,现将小球从距点不同高度处由静止释放。
动能定理的表达式为__________用、、、、表示;
为了减小实验误差,小球直径应该适当__________填“大些”或“小些”,并写出两条原因____________________。
若多次从不同高度由静止释放,得到与的关系图,图像斜率为,则当地的重力加速度__________用、表示。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
橡皮筋拉动小车的方法来探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的关系实验原理是:、根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的倍,这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难.、平衡摩擦力保证动能的增量是只有橡皮筋做功而来.、小车最大速度由纸带上的点迹均匀部分求出。
本题的关键是熟悉橡皮筋拉小车探究做功与物体速度变化的关系实验步骤细节和原理,用功能关系来理解是根本。
【解答】
、我们用橡皮筋拉动小车的方法,来探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的关系,实验时,每次保持橡皮筋的形变量一定,当有根相同橡皮筋并系在小车上时,根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的倍,所以每次实验中,橡皮筋拉伸的长度必需要保持一致,不需要算出橡皮筋对小车做功的具体数值,故AB错误;
C、为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果,必须平衡摩擦力,长木板要适当的倾斜.所以C错误;
D、根据打点计时器的使用规则可知,应先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出,故D正确;
故选D。

2.【答案】
【解析】解:、若探究功与物体速度变化的关系,为使小车受到的拉力等于细线拉力,必须调整定滑轮的高度使细线与木板平行,故A正确;
B、若探究功与物体速度变化的关系,以小车与盘和盘上的重物系统为研究对象,不需要使盘和盘上重物的质量远大于小车质量,故B错误;
C、若研究匀变速直线运动规律,不需要考虑摩擦力对实验的影响,不需要垫高木板一端以平衡小车受到的摩擦力,故C错误;
D、若研究匀变速直线运动规律,不需要使盘和盘上的重物质量远大于小车质量,故D错误;
故选:。
利用图示小车纸带装置可以完成很多实验,在研究匀变速直线运动时不需要平衡摩擦力,在探究功与物体速度变化的关系实验时,需要平衡摩擦力;根据实验原理与实验注意事项分析答题。
解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,然后熟练应用物理规律来解决实验问题。
3.【答案】
【解析】解:小车在橡皮筋拉力作用下由静止开始运动,初动能为零,由动能定理可知:,物体的质量一定,则,故B正确,ACD错误;
故选:。
合外力的功等于物体动能的变化量,根据动能定理分析答题.
本题考查了橡皮筋对小车做功与小车的速度间的关系,平衡摩擦力后小车受到的合力等于橡皮筋的作用力,橡皮筋对小车做功等于小车动能的变化量.
4.【答案】
【解析】解:、先接通电源,待打点稳定后再释放小车,故A错误;
B、通过增加橡皮筋的条数来使功倍增,故橡皮条伸长量要保持一定,故B正确;
C、当橡皮筋做功完毕小车获得最大速度,由于平衡了摩擦力所以小车以后要做匀速运动,相邻两点间的距离基本相同.所以计算小车速度应该选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段,C错误;
D、橡皮筋拉小车时的作用力是变力,我们不能求变力做功问题,但选用相同的橡皮筋,且伸长量都一样时,橡皮条数的关系就是做功多少的关系,因此,可以不需求出变力功的具体数值,就知道功的关系.所以D错误;
故选:.
在利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时,应选取几条完全相同的橡皮筋,为使它们每次做的功相同,橡皮筋拉伸的长度必要保持一致.
本题考查了探究功与速度变化的关系实验的实验原理、实验操作规范、误差来源,通过选取几条完全相同的橡皮筋是功成倍增加来化解变力做功的测量难点.
5.【答案】
【解析】解:橡皮筋做的功转化为小车动能,由动能定理得:,
功与速度间的关系为:,
与是二次函数关系,图象是抛物线的一个分支,故C正确、ABD错误.
故选:
小车先在橡皮条的拉动下做加速运动,当橡皮条恢复原长时,拉力减为零,小车由于惯性继续做匀速运动,因此小车匀速时的速度就是该过程中的最大速度.橡皮筋对小车做的功转化为小车的动能,由动能定理求出与的关系表达式,然后选出与的关系图象.
本题考查了功与速度的关系,应用动能定理求出功与速度关系的表达式是正确解题的关键.
6.【答案】
【解析】解:、平衡摩擦力时不能将钩码通过细线挂在小车上,故A错误.
B、实验时,应使小车紧靠打点计时器,然后由静止释放,故B正确.
C、为了使钩码的重力等于绳子的拉力,应使钩码的质量远远小于小车的质量,故C错误.
故选:
根据实验中的注意事项,以及实验的原理确定操作步骤的正误.
解决本题的关键知道实验的原理以及实验中需要注意的事项,掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,关键是匀变速直线运动推论的运用.
7.【答案】
【解析】
【分析】
据瞬时速度的求法,再据题意判断选项。
常用仪器的读数要掌握,这是物理实验的基础.处理实验时一定要找出实验原理,根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项。
【解答】
据题意可知,探究合力的功与速度改变关系”的实验,他通过成倍增加位移的方法来进行验证,所以需要先表示出小车的速度,小车的速度用平均速度代替,即;再据和通过描点作出线性图象来反映合外力的功与速度改变的关系,应用图象研究,故ABC错误,D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
只有当小车的质量远大于砝码、砝码盘和沙子总质量时,绳子的拉力才近似等于砝码、砝码盘和沙子中重力。
本题考查了探究做功与物体速度变化的关系的实验。解决问题的关键是应用实验原理。
【解答】
只有当小车的质量远大于砝码、砝码盘和沙子总质量时,绳子的拉力才近似等于砝码、砝码盘和沙子中重力。故C正确,ABD错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道实验的原理,知道在探究功和动能变化的关系时,不需要测量力的大小。
根据实验的原理和注意事项确定减小误差的方法。
【解答】
A.实验中保持合力不变,通过改变,得出合力做功与动能的变化的关系,不需要平衡摩擦力,故A错误;
B.实验中保持合力不变,通过改变,得出合力做功与动能的变化的关系,不需要满足重物的质量远小于小车的质量,故B错误;
C.本实验必须保证小车从静止状态开始释放,故C正确;
故选C。
10.【答案】
【解析】
【分析】
用中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度的大小。
本题考查探究动能定理实验中,某点瞬时速度的求解问题,解决实验问题首先要掌握该实验原理。
【解答】
用中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度来求,故A正确。
故选A。
11.【答案】 ;;、两点间的距离
【解析】打出点的时刻为打出与点相邻左、右两点的中间时刻,则打出点时小车的速度应为这两点间小车的平均速度,即;
同理,打出点时小车的速度为.
在验证动能定理时,如果选取到的过程,则由可知,要验证动能定理还需要求得、两点间的距离.
12.【答案】【小题】接通电源,释放小车;
将小车停在打点计时器附近,接通电源,释放小车,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点,断开开关;
【小题】; 小车的质量;
【小题】平衡摩擦力; 重物的重力远小于小车的总重力;
因小车运动过程中除了受到钩码的拉力外,还受到摩擦力因此要平衡摩擦力;由于认为小车的拉力等于钩码的重力,因此要满足钩码的重力远小于小车含砝码的总重力。

【解析】 略
打点时小车的速度为 据钩码质量、位移可求合力做的功;据速度和小车及砝码的总质量可求动能的变化

13.【答案】 ;
小些;
原因一:当小球经过光电门时,用平均速度近似代替瞬时速度,间隔越短,误差越小;
原因二:在小球摆动过程中,小球体积越小,空气阻力影响越小;


【解析】
【分析】本题考查动能定理的实验。
极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出物体经过光电门的速度,结合动能求出表达式;
掌握光电门测瞬时速度的原理,掌握分析的思维,明确实验误差产生的原因;
依据和的关系式,结合其图象的斜率为,即可求解重力加速度表达式。
本题为创新型实验,要注意通过分析题意明确实验的基本原理才能正确求解。
【解答】小球由静止释放以后,绳子拉力不做功,只有重力做功。由动能定理可知,,,联立解得。
应该越小越好,当小球经过光电门时,用平均速度近似代替瞬时速度,间隔越短,误差越小;在小球摆动过程中,小球体积越小,空气阻力影响越小。
由解得,即斜率,解得。
故答案为:

小些;
原因一:当小球经过光电门时,用平均速度近似代替瞬时速度,间隔越短,误差越小;
原因二:在小球摆动过程中,小球体积越小,空气阻力影响越小;


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