4.4 探究动能定理 突破训练 Word版含答案
文档属性
| 名称 | 4.4 探究动能定理 突破训练 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 177.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-28 22:31:25 | ||
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文档简介
探究动能定理
1．“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图甲所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条、4条、…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次、…实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W、…，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出。
(1)关于该实验，下列说法正确的是________。
A．打点计时器可以用干电池供电
B．实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力
C．每次实验小车必须从同一位置由静止弹出
D．利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm、…的图像，得出合力做功与小车速度变化的关系
(2)如图乙所示，给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.48 cm，BC＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相邻两点间的时间间隔为 0.02 s，则小车获得的最大速度vm＝________m/s(结果保留两位有效数字)。
解析：(1)打点计时器必须用交流电，A项错误；实验仪器安装时，必须平衡摩擦力，B项错误；每次实验小车必须从同一位置由静止弹出，C项正确；根据所得数据分别作出橡皮筋所做的功W与小车获得的最大速度或小车获得的最大速度的平方、立方等的关系图像，找出合力做的功与小车速度变化的关系，D项正确。
(2)由题图乙可知小车获得的最大速度vm＝＝m/s＝0.81 m/s。
答案：(1)CD (2)0.81
2．(2019·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，离开桌面后平抛落至水平地面上，落点记为M1；
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m
B．橡皮筋的原长x
C．橡皮筋的伸长量Δx
D．桌面到地面的高度h
E．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、…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＝gt2，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Ek＝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＝gt2和L＝vt，可得v2＝L2，因为功与速度的平方成正比，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。
答案：(1)ADE (2)L2 (3)系统误差
3．某学习小组利用如图所示的装置探究动能定理。
(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离x＝________cm。
(2)测量挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt1和Δt2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是_______
____________________________________________________________________________。
(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？________(填“是”或“否”)
解析：(1)两光电门中心之间的距离x＝70.30 cm－20.30 cm＝50.00 cm。
(2)由于该实验探究的是动能定理，故还需要知道滑块、挡光条和拉力传感器的总质量。
(3)由于拉力可以通过拉力传感器的读数直接得到，故不需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量。
答案：(1)50.00 (2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量 (3)否
4．(2017·江苏高考)利用如图1所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M＝200.0 g，钩码的质量为m＝10.0 g，打点计时器的电源为50 Hz的交流电。
(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到________________。
(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图2所示。选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx，记录在纸带上。计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1＝________m/s。
(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g＝9.80 m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力对小车做的功W。利用Ek＝Mv2算出小车动能，并求出动能的变化量ΔEk。计算结果如表所示。
W/×10－3 J
2.45
2.92
3.35
3.81
4.26
ΔEk/×10－3 J
2.31
2.73
3.12
3.61
4.00
请根据表中的数据，在图3中作出ΔEk-W图像。
(4)实验结果表明，ΔEk总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F＝________N。
解析：(1)挂钩码前，调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，小车做匀速直线运动，表明此时已消除了摩擦力的影响。
(2)打出计数点“1”时小车的速度
v1＝ m/s＝0.228 m/s。
(3)根据题表格中的数据，描点作图，如图所示。
(4)在(3)中取两个点(4.5,4.24)、(2.14,2.0)，由于W＝mgΔx，ΔEk＝FΔx，则有F＝mg＝×0.01×9.80 N≈0.093 N。
答案：(1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)见解析图 (4)0.093
1．“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图甲所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条、4条、…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次、…实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W、…，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出。
(1)关于该实验，下列说法正确的是________。
A．打点计时器可以用干电池供电
B．实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力
C．每次实验小车必须从同一位置由静止弹出
D．利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm、…的图像，得出合力做功与小车速度变化的关系
(2)如图乙所示，给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.48 cm，BC＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相邻两点间的时间间隔为 0.02 s，则小车获得的最大速度vm＝________m/s(结果保留两位有效数字)。
解析：(1)打点计时器必须用交流电，A项错误；实验仪器安装时，必须平衡摩擦力，B项错误；每次实验小车必须从同一位置由静止弹出，C项正确；根据所得数据分别作出橡皮筋所做的功W与小车获得的最大速度或小车获得的最大速度的平方、立方等的关系图像，找出合力做的功与小车速度变化的关系，D项正确。
(2)由题图乙可知小车获得的最大速度vm＝＝m/s＝0.81 m/s。
答案：(1)CD (2)0.81
2．(2019·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，离开桌面后平抛落至水平地面上，落点记为M1；
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m
B．橡皮筋的原长x
C．橡皮筋的伸长量Δx
D．桌面到地面的高度h
E．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、…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＝gt2，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Ek＝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＝gt2和L＝vt，可得v2＝L2，因为功与速度的平方成正比，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。
答案：(1)ADE (2)L2 (3)系统误差
3．某学习小组利用如图所示的装置探究动能定理。
(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离x＝________cm。
(2)测量挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt1和Δt2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是_______
____________________________________________________________________________。
(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？________(填“是”或“否”)
解析：(1)两光电门中心之间的距离x＝70.30 cm－20.30 cm＝50.00 cm。
(2)由于该实验探究的是动能定理，故还需要知道滑块、挡光条和拉力传感器的总质量。
(3)由于拉力可以通过拉力传感器的读数直接得到，故不需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量。
答案：(1)50.00 (2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量 (3)否
4．(2017·江苏高考)利用如图1所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M＝200.0 g，钩码的质量为m＝10.0 g，打点计时器的电源为50 Hz的交流电。
(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到________________。
(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图2所示。选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx，记录在纸带上。计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1＝________m/s。
(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g＝9.80 m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力对小车做的功W。利用Ek＝Mv2算出小车动能，并求出动能的变化量ΔEk。计算结果如表所示。
W/×10－3 J
2.45
2.92
3.35
3.81
4.26
ΔEk/×10－3 J
2.31
2.73
3.12
3.61
4.00
请根据表中的数据，在图3中作出ΔEk-W图像。
(4)实验结果表明，ΔEk总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F＝________N。
解析：(1)挂钩码前，调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，小车做匀速直线运动，表明此时已消除了摩擦力的影响。
(2)打出计数点“1”时小车的速度
v1＝ m/s＝0.228 m/s。
(3)根据题表格中的数据，描点作图，如图所示。
(4)在(3)中取两个点(4.5,4.24)、(2.14,2.0)，由于W＝mgΔx，ΔEk＝FΔx，则有F＝mg＝×0.01×9.80 N≈0.093 N。
答案：(1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)见解析图 (4)0.093