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文檔簡介
3.某實驗小組設計出如下的實驗方案,實驗裝置如圖甲所示測得出小車質量為M,祛碼及祛碼盤總質量為 mi所使用的打點計時器交流電頻率f=50Hz。實驗步驟是:A.按圖中所示安裝好實驗裝置。B.調節(jié)長木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長木板向下做勻速運動。C.取下細繩和祛碼盤。D.將小車置于打點計時器旁,先接通電源,再放開小車,打出一條紙帶。Xi X2 X3 X4“S00+16£7小工75小g.64— )匚?一匚…7TT.*TT-?c單位:cm乙回答下歹IJ問題:(1)如圖乙所示是實驗中打出的一條紙帶的一部分,測出四段xi、X2、X3、X4位移大小,則可求出小車的加速度大小為m/s2(保留兩位有效數(shù)字);小車質量M與祛碼及祛碼盤總質量m之比。(g=10m/s2)
(2)按上述方案做實驗,以及這段紙帶是否能驗證動能定理?(填“是”或“否”);若能,請寫出需要驗證的關系式為。(用所測物理量的符號表示)0.88;11.41 X30.88;11.41 X3 X4M—42 0.2X1 X20.2mg(x2X3)試題分析:X4X3X2a -4T2Xi0.08640.07750.0687定律可知:mg=Ma可得MX4X3X2a -4T2Xi0.08640.07750.0687定律可知:mg=Ma可得M0.04g10- 11.40.06,m/s0.88m/s2.由牛頓ma0.88(2)按上述方案做實驗,以及這段紙帶能驗證動能定理;可求得Xi和X2中間時刻的速度:度:X3X4V2 2T2,要驗證的關系是:vX1X2v12T1 2Mv22;X3和X4中間時刻的速1…2—Mv1mg(X2x3),即1 x3x4 1-M—4 -M2 0.2 22X1X2 / 、 mg(X2X3)0.2考點:驗證牛頓定律及動能定理4.某探究學習小組的同學欲以如圖裝置中的滑塊為對象驗證“動能定理”,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置, 另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、 導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙、墊塊等需要的東西。當滑塊連接上紙帶,用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時,釋放小桶,滑塊處于靜止狀態(tài)。若你是小組中的一位成員,要完成該項實驗,則:
(1)實驗時為了保證滑塊(質量為M)受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,實驗時首先要做的步驟是,.另外沙和沙桶的總質量m應滿足的實驗條件是。(2)在(1)的基礎上,某同學用天平稱量滑塊的質量 Mo往沙桶中裝入適量的細沙,用天平稱出此時沙和沙桶的總質量 mo讓沙桶帶動滑塊加速運動,用打點計時器記錄其運動情況, 在打點計時器打出的紙帶上取兩點,測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小vi與V2(vi<v2)o則對滑塊,本實驗最終要驗證的數(shù)學表達式為(用題中的字母表示)。(3)由于實驗原理上的原因,上述數(shù)學表達式只能是近似成立,那么,此試驗中真正成立的等式為(仍用上述題中的字母表示)■O,1/
mgL2(m(1)平衡摩擦力; m<<M(2)mgL2M(v2v2)(3),1/
mgL2(mM)(v2vi2)試題分析:(1)實驗中平衡摩擦力后,繩子的拉力就是合外力;試題分析:而此時對小車而言TMa,而對沙桶而言:mgTma,整理得:T-^mg,只有當mM時,繩子拉力才接近等于mg(2)以Mm滑塊做為研究對象,則當繩子拉力接近等于mg時,則根據(jù)動能定理mgL2M(v2v2)。(3)真正成立的是TL[M(v2v2),而題目中的T-JM-mg,代入可得:mgL1(mM)(v2v2)Mm 2考點:動能定理,驗證牛頓第二定律5.實驗題用如圖所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律.(1)完成平衡摩擦力的相關內容:(i)取下砂桶,把木板不帶滑輪的一端墊高,接通打點計時器電源,(選填“靜止釋放”或“輕輕推動”)小車,讓小車拖著紙帶運動.(ii)如果打出的紙帶如圖所示,則應(選填“增大”或“減小”)木板的傾角,反復調節(jié),直到紙帶上打出的點跡,平衡摩擦力才完成.(2)如圖所示是某次實驗中得到的一條紙帶,其中A、B、C、DE是計數(shù)點(每打5個點取一個計數(shù)點),其中Li=3.07cmL=12.38cm,Ls=27.87cmL=49.62cm。則打C點時小車的速度為m/s,小車的加速度是m/s2。(計算結果均保留三位有效數(shù)字)(3)用該實驗裝置來探究“恒力做功與動能變化之間的關系” ,假設實驗得到的紙帶仍如(2)中圖所示,且已知:砂桶質量為m,小車質量為MB計數(shù)點速度為Vb,D計數(shù)點速度為Vd,BD之間的距離為L,重力加速度為g,請根據(jù)已知的這些條件,用字母寫出本實驗最終要驗證的表達式為(4)用圖示裝置做《探究做功與物體速度變化關系》的實驗時(重力加速度g取10m/s2),下列說法正確的是:A.通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B.通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值C.通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度D.通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度E.該實驗操作前必須要平衡小車受到的摩擦力【答案】(1)(i)輕輕推動(ii)減小、間隔均勻(2)1.24m/s,2 1 O1a6.22m/s(3)mgL—(Mm)vD—(Mm)vB(4)ACE【解析】試題分析:(1)(i)平衡摩擦力時,取下砂桶,把木板不帶滑輪的一端墊高,接通打點計時器電源,輕輕推動小車,若小車拖著紙帶做勻速直線運動,則摩擦力得到平衡.(ii)從紙帶上看出,相等時間內位移越來越大,知小車做加速運動,需減小木板的傾角,直至小車做勻速直線運動,當紙帶上打出的點跡間隔均勻,說明小車做勻速直線運動.(2)每打5個點取一個計數(shù)點,所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s,小車通過C點的速度弘退1.24m/s.根據(jù)勻變速直tBD線運動的推論公式xaT2可以求出加速度的大小,得:XcdXab2a』2,XdeXbc2a2T2,為了更加準確的求解加速度,我們對三個加速度取平均值得:a1(aia?),解得:a6.22m/s2.2⑶需要驗證mgL-(Mm)vD-(Mm)vB2 2(4)我們用橡皮筋拉動小車的方法,來探究橡皮筋的拉力對小車所做的功與小車速度變化的關系, 實驗時,每次保持橡皮筋的形變量一定,當有n根相同橡皮筋弁系在小車上時,n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時對小車做的功的 n倍,所以每次實驗中,橡皮筋拉伸的長度必需要保持一致,故A正確,B錯誤;實驗中我們要知道小車獲得的最大速度,即橡皮筋把功做完,所以應該對應紙帶上點跡均勻勻速運動的部分計算速度.故C正確,D錯誤;為了保證小車的動能都是橡皮筋做功的結果,必須平衡摩擦力,長木板要適當?shù)膬A斜,故E正確;考點:驗證牛頓第二定律,《探究做功與物體速度變化關系》的實驗6.某同學為探究“合力做功與物體動能改變的關系” ,設計了如下實驗,他的操作步驟是:①按右圖所示,安裝好實驗裝置,其中小車質量 M=0.20kg,鉤碼總質量m=0.05kg.②釋放小車,然后接通打點計時器的電源 (電源頻率為50Hz),打出一條紙帶.(1)他在多次重復實驗得到的紙帶中選出滿意的一條, 如圖所示,把打下的第一點記作0,然后依次取若干個計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間還有4個點(圖中未畫出),用刻度尺測得各計數(shù)點到O點距離分別為 d1=0.004m,d2=0.055m,d3=0.167m,d4=0.256m,d5=0.360m,d6=0.480m, ,他把鉤碼重力作為小車所受合力,取當?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2,算出從打O點到打“4”點這一過程中合力做功W=J(結果保留三位有效數(shù)字),把打“4”點時小車動能作為小車動能的改變量,算得 Ek=J(結果保留三位有效數(shù)字 ).(2)此次實驗探究的結果,他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”,且偏差很大,通過反思,他認為產生原因如下,其中有可能的是。A.鉤碼質量太大,使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多;B.沒有平衡摩擦力,使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多;C.釋放小車和接通電源的次序有誤,使得動能增量的測量值比真實值偏小;D.計算 “4”點的瞬時速度時,兩計數(shù)點間時間間隔誤取 0.08s.【答案】(1)0.125Ek=0.0931(2)AB【解析】試題分析:(1)從打O點到打“ 5”點這一過程中合力做功:W=Fs=mgh=mgdD.05乂9.8乂0.360弋0.176J;由題意知,計數(shù)點間的時間間隔t=0.02sX5=0.1s,做勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度,打第5個點的速度:V5S6”旦0.4800.256m/sI.l2m/s,2t2t20.1打“5”點時小車的動能作為小車動能的改變量,Ek-Mvl-0.21.122J0.125J;2 2(2)A鉤碼質量太大,使得合外力對物體做功的測量值比真實值偏大太多,故A正確;B.沒有平衡摩擦力,使得合外力對物體做功的測量值比真實值偏大太多,故B正確;C.釋放小車和接通電源的次序有誤,對實驗結果沒有影響,故C錯誤;TOC\o"1-5"\h\zD.計算“4”點的瞬時速度時,兩計數(shù)點間時間間隔誤取了0.08s,使所測速度偏大,會對實驗造成影響,但不會使實驗結果偏差很大,故D錯誤; 彳…;-考點:探究合力做功與物體動能改變的關系. .L7.某同學利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關系。(1)小物塊在橡皮筋的作用下彈出,沿光滑水平桌面滑行,之后平拋落至水平地面上,落點記為 M;(2)在釘子上分別套上2條、3條、4條……同樣的橡皮筋,使每次橡皮筋拉伸的長度都保持一致,重復步驟(1),小物塊落點分別記為M、M3、M……;(3)測量相關數(shù)據(jù),進行數(shù)據(jù)處理。①為求出小物塊從桌面拋出時的動能, 需要測量下列物理量中的(填正確答案標號,g已知)。A.小物塊的質量mB橡皮筋的原長xC.橡皮筋的伸長量AxD.桌面到地面的高度hE.小物塊拋出點到落地點的水平距離 L②將幾次實驗中橡皮筋對小物塊做功分別記為 W、W、W、……,小物塊拋出點到落地點的水平距離分別記為Li、L2、L3、……o若功與速度的平方成正比,則應以W為縱坐標、為橫坐標作圖,才能得到一條直線。③如果小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略, 則由此引起的誤差屬于。(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)o【答案】①ADE②L2;③系統(tǒng)誤差【解析】試題分析:①、小球離開桌面做平拋運動,通過測量桌面的高度可以求出平拋運動時間tJ2h,小物塊拋出點到落地點的水平距,g離L后,就可以求出平拋運動的初速度vo上L]旦,根據(jù)動能t2h表達式,還要質量,故選ADE②、功與速度的平方成正比,速度v2^l2,所以則應以W為縱2h坐標、L2為橫坐標作圖,才能得到一條直線。③、由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略, 不能通過多次測量來避免,所以是系統(tǒng)誤差??键c:探究功與速度變化的關系8.在“探究動能定理”的實驗中,某同學是用下面的方法和器材進行實驗的:放在長木板上的小車,由靜止開始在幾條完全相同的橡皮筋的作用下沿木板運動,小車拉動固定在它上面的紙帶,紙帶穿過打點計時器.關于這一實驗,下列說法中正確的是()A.長木板要適當傾斜,以平衡小車運動中受到的阻力.重復實驗時,雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同,但每次應使橡皮筋拉伸的長度相同C.利用紙帶上的點計算小車的速度時,應選用紙帶上打點最密集的部分進行計算D.利用紙帶上的點計算小車的速度時,應選用紙帶上打點比較稀疏的部分進行計算【答案】 ABD【解析】試題分析:實驗中橡橡皮筋對小車所做功認為是合外力做功, 因此需要平衡摩擦力,故長木板要適當傾斜,以平衡小車運動中受到的阻力,故 A正確;實驗中改變拉力做功時,為了能定量,所以用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長度,這樣橡皮筋對小車做的功才有倍數(shù)關系,故 B正確;需要測量出加速的末速度,即最大速度,也就是勻速運動的速度, 所以應選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算,故C錯誤,D正確.故選: ABD.
考點:探究動能定理的實驗。.如圖所示的裝置,可用于探究恒力做功與速度變化的關系。水平軌道上安裝兩個光電門,小車上固定有力傳感器和擋光板,細線一端與力傳感器連接,另一端跨過定滑輪掛上祛碼盤.實驗首先保持軌道水平,通過調整祛碼盤里祛碼的質量讓小車做勻速運動以實現(xiàn)平衡摩擦力,再進行后面的操作,弁在實驗中獲得以下測量數(shù)據(jù):小車、力傳感器和擋光板的總質量 M平衡摩擦力時祛碼和祛碼盤的總質量no,擋光板的寬度d,光電門1和2的中心距離s。(1)實驗需用20分度的游標卡尺測量擋光板的寬度d,如圖所示,d=mm(2)某次實驗過程:力傳感器的讀數(shù)為F,小車通過光電門1和2的擋光時間分別為ti、t2(小車通過光電門2后,祛碼盤才落地),祛碼盤和祛石^的質量為m,已知重力加速度為g,則對該小車,實驗要驗證的表達式是1 d 1d01doM()B.(mm0)gsM()M()2 tl 2t2 2tlC.(Fmog)s:M『)2;M(:)2D.Fs3M(m23M(1)22t2 2tl 2t2 2tl【答案】(1)5.50mm(2)C.【解析】試題分析:(1)游標卡尺的主尺讀數(shù)為 5mm游標讀數(shù)等于0.05x10mm=0.50m,m所以最終讀數(shù)為: 5mm+0.50mm=5.50mm(2)由于光電門的寬度d很小,所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度.滑塊通過光電門1速度為:v1=d1ti滑塊通過光電門2速度為:v2=dt2根據(jù)功能關系需要驗證的關系式為: (F-m0g)s=-Mv2--Mv2o-/ 2 2 2 1即:(F-m0g)s=-M(-)2--M(d)2.故選C.0 2t2 2tl考點:探究恒力做功與速度變化的關系10.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,采用了如圖所示的“探究物體加速度與物體質量、受力之間關系”的實驗裝置.(1)實驗時,該同學想用鉤碼的重力表示滑塊受到的合力,為了減小這種做法帶來的實驗誤差, 你認為在實驗中應該采取的兩項措施是 和.(2)如下圖所示是實驗中得到的一條紙帶,其中 A、B、C、DE、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,測出滑塊的質量為 M,鉤碼的總質量為m.從打B點到打E點的過程中,為達到實驗目的,該同學應該尋找 和之間的數(shù)值關系(用題中和圖中的物理量符號表示)【答案】(1)保證鉤碼的總質量遠小于滑塊的質量平衡摩擦力 (2)1 X4+X521 Xi+X22mg(X2+X3+X4)-M(―——5) M(——2)22T22T【解析】試題分析:(1)由于小車運動過程中會遇到阻力,同時由于小車加速下降,處于失重狀態(tài),拉力小于重力,故要使拉力接進勾碼的重量,要平衡摩擦力,以及要使勾碼的質量遠小于小車的質量;②B點速度為:VB得E點速度為:VE」42廣,故動能增量為:1M(上上)2,M(Xi+X2)2,拉力做的功為:22T22TWmg(x2+x3+x4)考點:“探究物體加速度與物體質量、受力之間關系”的實驗11.某學習小組的同學想要驗證“動能定理”,他們在實驗室組裝了一套如圖裝置,另外還有交流電源、導線、復寫紙、細沙以及天平都沒畫出來.當滑塊連接上紙帶,用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時,釋放小桶,滑塊處于靜止狀態(tài).如果要完成該項實驗,則:(1)還需要的實驗器材是()A.秒表B.刻度尺C.彈簧秤D.重錘(2)進行實驗操作時,首先要做的重要步驟是???????????????????(3)在(2)的基礎上,某同學用天平稱出滑塊的質量M往沙桶中裝入適量的細沙,弁稱出此時沙和沙桶的總質量m為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質量m應滿足的實驗條件是(4)實驗時釋放滑塊讓沙桶帶著滑塊加速運動,用打點計時器(相鄰兩個點的時間間隔為T)記錄其運動情況如紙帶所示,紙帶上開始的一些點較模糊未畫出,現(xiàn)測得 。到E點間的長為L,D到F點間的長為s,則E點速度大小為.若取。點的速度為vi、E點速度為V2那么本實驗最終要驗證的數(shù)學表達式為【答案】(1)B(2)平衡摩擦力(3)M?m(4)旦,MgL=」Mv21Mv22T 2 2【解析】試題分析::(1)實驗要驗證動能增加量和總功是否相等,故需要求出總功和動能,故還要刻度尺,故B正確(2)小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力, 故可以將長木板的不帶滑輪的一端墊高.來平衡摩擦力;(3)沙和沙桶加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細線的拉力小于重力,設拉力為T,根據(jù)牛頓第二定律,有:對沙和沙桶,有mgTma,對小車,有TMa,解得T=^^,故當M?m時,Mm有Tmg(3)由于滑塊做勻加速直線運動,實驗 DF段的平均速度等于DF段上中點時刻E的瞬時速度,即:ve=C=匹=§,若取。點2t2T的速度為vi、E點速度為V2那么滑塊動能的增加量:TOC\o"1-5"\h\z1 2 1 2Ek=—Mv2 Mvi2 2滑塊勢能的減少量:E滑塊勢能的減少量:EPMgL本實驗最終要驗證的數(shù)學表達式為動能增加量等于重力勢能的減少量,故為:MgL=-Mvf-Mv"2 2考點:驗證“動能定理”實驗12.在“探究功與物體速度變化關系”的實驗中,某實驗研究小組的實驗裝置如圖甲所示。木塊從A點靜止釋放后,在1根彈簧作用下彈出,沿足夠長的木板運動到B點停下,O點為彈簧原長時所處的位置,測得OB的距離為L1,弁記錄此過程中彈簧對木塊做的功為W用完全相同的彈簧2根、3根……弁列在一起進行第2次、第3次……實驗,每次實驗木塊均從A點釋放,木塊分別運動到B2、B3……停下,測得OB、OB……的距離分別為L2、L3……作出彈簧對木塊做功W與木塊停下的位置距。點的距離L的圖象如圖乙所示。(1)根據(jù)圖線分析,彈簧對木塊做功W與木塊在。點的速度Vo之間的關系。W-L圖線不通過原點的原因是(3)彈簧被壓縮的長度Loa為【答案】:(1)Wv2(2)未計木塊通過AO段時,摩擦力對木塊所做的功(3)3cm【解析】試題分析:木塊在平衡位置處獲得最大速度,之后與彈簧分離,
在摩擦力作用下運動到B位置停下,由。到B根據(jù)動能定理:fL01mv02,故LV02;對全過程應用動能定理有:WfLoAfL02即WfLfLoA結合數(shù)學解析式判斷圖象中斜率為摩擦力大小、截距等于OA段摩擦力做的功.(1)由動能定理知LV02,由圖線知W與L成線性變化,因此W與V02也應成線性關系,即?Wv2?(2)根據(jù)動能定理全過程的表達式, 所以W-L圖線不通過原點,是因為未計木塊通過AO段時,摩擦力對木塊所做的功.(3)圖中Wtt上的斜率等于摩擦力大小, 即f叁n,截距等于9摩擦力做的功Arnu貝摩擦力做的功Arnu貝*71d373;0.03m3cm。100考點:探究功與速度變化的關系.13.在“探究恒力做功與動能改變間的關系”實驗中,采用圖示裝置的實驗方案,實驗時:(1)若用砂和小桶的總重力表示小車受到的合力,為了減少這種做法帶來的實驗誤差,必須:①使長木板左端抬起一個合適的角度,以;②滿足條件,小車質量砂和小桶的總質量(選填“遠大于"、“遠小于”、“等于”);③使拉動小車的細線(小車一滑輪段)與長木板。(2)如圖所示是某次實驗中得到的一條紙帶,其中 A、B、C、DE、F是計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間的時間間隔為 T,距離如圖所示,則打C點時小車的速度Vc表達式為(用題中所給物理量表示)
;要驗證合外力做功與動能變化間的關系,除了要測量砂和小砂桶的總重力、測量小車的位移、速度外,還要測出的物理量有。(3)若已知小車質量為M砂和小砂桶的總質量為mi才TB、E點時小車的速度分別vb、ve,重力加速度為g,探究B到E過程合外力做功與動能變化間的關系,其驗證的數(shù)學表達式為。 (用Mmg、5?*、Vb、Ve表示)【答案】(1)①平衡摩擦力②遠大于③平行(2)vc=(S2+S3)/2T、小車質量/。、 , 、1212mg(S2s3s4)MveMvb2 2【解析】試題分析:(1)①抬起一個角度,這樣物體可以在重力的作用下沿木板下滑,如果角度合適,可做勻速直線運動,這樣可以消除摩擦力對實驗的影響,所以是為了平衡摩擦力,②根據(jù)牛頓第二定律得,整體的加速度a上或,則繩子的拉力MmFMa則皿=4,知小桶的總質量遠小于小車和小車的總質Mm1皿M量時,繩子的拉力等于小桶的總重力.③為了使得小車在沿木板方向上運動的力等于拉力,應使得繩子與木板平衡,(2)做勻變速直線運動的物體在一段過程中的平均速度等于該過程中中間時刻的速度,所以有Vc刀(3)小桶的重力勢能轉化為小車的動能,(3)小桶的重力勢能轉化為小車的動能,所以有1 2 1 2mg⑸s3s4)MvEMvB2 2考點:考查了“探究恒力做功與動能改變間的關系”實驗14.如圖所示的實驗裝置,可用于探究力對靜止物體做功與物體獲得速度的關系。(1)實驗中,小車會受到摩擦阻力的作用,可以使木板適當傾斜來平衡掉摩擦阻力,下面操作正確的是(用鉛筆涂在相應位置)。A.放開小車,小車能夠自由下滑即可B.放開小車,小車能夠勻速下滑即可C.放開拖著紙帶的小車,小車能夠自由下滑即可D.放開拖著紙帶的小車,小車能夠勻速下滑即可(2)關于橡皮筋做功,下列說法正確的是(用鉛筆涂在相應位置)。A.橡皮筋做的功可以直接測量B.通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加C.橡皮筋在小車運動的全程中始終做功D.把橡皮筋拉伸為原來的兩倍,橡皮筋做功也增加為原來的兩倍(3)若木板水平放置,小車在兩條橡皮筋作用下運動,當小車速度最大時,關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置, 下列說法正確的是(用鉛筆涂在相應位置)。A.橡皮筋處于原長狀態(tài) B.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C.小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處 D.小車未過兩個鐵釘?shù)倪B線(4)在正確操作情況下,打在紙帶上的點,并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度,應選用紙帶的部分進行測量,如圖所示;【答案】(1)D(2)B(3)BD(4)GI或HK【解析】試題分析:(1)實驗中可以適當抬高木板的一側來平衡摩擦阻力.受力平衡時,小車應做勻速直線運動,所以正確的做法是:放開拖著紙帶的小車,能夠勻速下滑即可,故ABC錯誤,D正確.(2)橡皮筋的拉力是一個變力,我們無法用WFx進行計算.故A錯誤.橡皮筋伸長量按倍數(shù)增加時,功并不簡單地按倍數(shù)增加,變力功一時無法確切測算.因此我們要設法回避求變力做功的具體數(shù)值,可以用一根橡皮筋做功記為 W用兩根橡皮筋做功記為2W用三根橡皮筋做功記為3W,從而回避了直接求功的困難.故B正確.小車在橡皮條的拉力作用下先加速運動,當橡皮條恢復原長時,小車由于慣性繼續(xù)前進,做勻速運動.故C錯誤.橡皮筋的拉力是一個變力,我們無法用WFx進行計算, x變?yōu)樵瓉淼?倍,F(xiàn)x比原來的兩倍要大.故D錯誤.(3)平衡摩擦力后,橡皮筋的拉力等于合力,橡皮條做功完畢,小車的速度最大,若不進行平衡摩擦力操作,則當橡皮筋的拉力等于摩擦力時,速度最大,本題中木板水平放置,顯然沒有進行平衡摩擦力的操作,因此當小車的速度最大時,橡皮筋仍處于伸長狀態(tài),未過兩個鐵釘?shù)倪B線, BD正確;(4)要驗證的是“合力做功和物體速度變化的關系”,小車的初速度為零,故需要知道做功完畢的末速度即最大速度v,此后小車做的是勻速運動,故應測紙帶上的勻速運動部分,由紙帶的間距可知,應該選擇HK部分考點:探究力對靜止物體做功與物體獲得速度的關系15.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,實驗裝置如圖所示,實驗主要過程如下:(1)設法讓橡皮筋對小車做的功分別為WW2WW3W…(2)分析打點計時器打出的紙帶,求出小車的速度vi、V2、V3、…;(3)作出W-v草圖;(4)分析Wv圖象,如果Wv圖象是一條直線,表明Wv;如果不是直線,可考慮是否存在Wv2、Wv3、WW等關系.以下關于該實驗的說法中有一項不正確,它是.A.本實驗設法讓橡皮筋對小車做的功分別為 W2W3W…所采用的方法是選用同樣的橡皮筋,弁在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致.當用1條橡皮筋進行實驗時,橡皮筋對小車做的功為W用2條、3條、…橡皮筋弁在一起進行第2次、第3次、…實驗時,橡皮筋對小車做的功分別是 2W3W…B.小車運動中會受到阻力,補償?shù)姆椒ǎ梢允鼓景暹m當傾斜C.某同學在一次實驗中,得到一條記錄紙帶.紙帶上打出的點,兩端密、中間疏.出現(xiàn)這種情況的原因,可能是沒有使木板傾斜或傾角太小D.根據(jù)記錄紙帶上打出的點,求小車獲得的速度的方法,是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算【答案】D【解析】試題分析:當橡皮筋伸長量按倍數(shù)增加時,功弁不簡單地按倍數(shù)增加,變力功一時無法確切測算.因此我們要設法回避求變力做功的具體數(shù)值,可以用一根橡皮筋做功記為W用兩根橡皮筋做功記為2W用三根橡皮筋做功記為3W,從而回避了直接求功的困難,故A正確;小車運動中會受到阻力,使木板適當傾斜,小車阻力補償?shù)姆椒ㄊ瞧胶饽Σ亮?,故B正確;本實驗中小車先加速后減速,造成紙帶上打出的點,兩端密、中間疏,說明摩擦力沒有平衡,或沒有完全平衡,可能是沒有使木板傾斜或傾角太小,故C正確;本實驗的目的是探究橡皮繩做的功與物體獲得速度的關系.這個速度是指橡皮繩做功完畢時的瞬時速度, 而不是整個過程的平均速度,故D錯誤??键c:考查了探究功與速度變化的關系17.某探究學習小組的同學欲探究“做功與物體動能變化的關系”,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置。(1)該學習小組的同學想用沙和沙桶的重力作為滑塊受到的合力,探究滑塊所受合力做功與滑塊動能變化的關系。 為了實現(xiàn)這個想法,該小組成員提出了以下實驗措施,你認為有效的有(填選項字母)。A.保持沙和沙桶的質量遠大于滑塊質量B.保持沙和沙桶的質量遠小于滑塊質量C.保持長木板水平D.把木板的左端墊起適當?shù)母叨纫云胶饽Σ亮.調整滑輪的高度使細線與長木板平行(2)圖是滑塊(質量為mj)在T1力F作用下做勻加速直線運動打點計時器打出的紙帶。測量數(shù)據(jù)已用字母表示在圖中,打點計時器的打點周期為To利用這些數(shù)據(jù)能驗證動能定理,滑塊從A到B的過程中,恒力做的功為WB=;滑塊動能的變化量為EkB-國=;請你說出對這種做法的評價。優(yōu)點是:;缺點是:?!敬鸢浮浚?)BDE(2)Fxab,-mxHxA;優(yōu)點:AB兩點的距離24T2較遠,測量時的相對誤差較小(1分)缺點:只進行了一次測量驗證,說服力不強【解析】試題分析::(1)小車在水平方向上受繩的拉力和摩擦力,想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,首先需要平衡摩擦力;設繩子上拉力為F,對小車根據(jù)牛頓第二定律有: FMa①鉤碼有:mgFma②F-Mmg-』g-,由此可知當M?m時,夠碼的重力Mm1立M等于繩子的拉力即為小車是合外力,故適當墊高長木板右端,以平衡摩擦力,使鉤碼的質量遠小于小車的質量, BDE正確.2 2⑵恒力做的功為WAB "從題中信息可得VA券,VB券,d2 2所以EkB-EkA1m「A;優(yōu)點:A、B兩點的距離較遠,測量時的24T相對誤差較??;缺點:只進行了一次測量驗證,說服力不強考點:“做功與物體動能變化的關系”實驗18.在“探究功與物體速度變化關系”的實驗中,某實驗研究小組的實驗裝置如圖5甲所示。木塊從A點靜止釋放后,在一根彈簧作用下彈出,沿足夠長的木板運動到B點停下,。點為彈簧原長時所處的位置,測得OB的距離為Li,弁記錄此過程中彈簧對木塊做的功為W0用完全相同的彈簧2根、3根……弁列在一起進行第2次、第3次……實驗弁記錄相應的數(shù)據(jù),作出彈簧對木塊做功W與木塊停下的位置距。點的距離L的圖像如圖乙所示。請回答下列問題:(i)W-L圖線為什么不通過原點?(ii)彈簧被壓縮的長度Lo=cm【答案】(i)見解析(2)3cm【解析】試題分析:(1)由于彈簧對木塊所做的功W底等于木塊克服摩擦力所做的功,即WF(LLoa),所以W-L圖線不過原點(2)由圖可知WiFf(6Loa),5WiFf(42L°a)可解得:L°a3cm考點:“探究功與物體速度變化關系”的實驗.在“探究做功與物體速度變化的關系”的實驗中,下列說法正確的是A.小車必須平衡摩擦力B.先釋放小車,后接通打點(或電火花)計時器電源C.當改變橡皮筋條數(shù)后,小車可以從不同位置釋放D.計算小車速度時可任選紙帶上的測量點【答案】A【解析】試題分析: 該實驗的功單指橡皮筋的功, 故必須平衡小車受到的摩擦力,故 A正確;打點計時器的使用必須遵從“先接后放”原則,即先接通電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出,故B錯誤;每次實驗中,橡皮筋拉伸的長度必須保持一致,這樣才能保證每次的功是倍數(shù)關系,方便準確得到每次的功,故當改變橡皮筋條數(shù)后,小車還必須從相同位置釋放,故 C錯誤;實驗要的速度是橡皮筋做功完畢后,小車最終的速度,故應該在打出的紙帶上取點跡均勻部分計算小車彈出后的速度,故D錯誤??键c:“探究做功與物體速度變化的關系”的實驗.如圖所示,某同學在做“探究功與速度變化的關系”的實驗。當小車在l條橡皮筋的作用下沿木板滑行時,橡皮筋對小車做的功記為W當用2條、3條?…橡皮筋重復實驗時,設法使每次實
驗中橡皮筋所做的功分別為2W3W-O(1)圖中電火花計時器的工作電壓是V的交流電;(2)實驗室提供的器材如下:長木板、小車、橡皮筋、打點計時器、紙帶、電源等,還缺少的測量工具是;(3)圖中小車上有一固定小立柱,下圖給出了4種橡皮筋與小立柱的套接方式,為減小實驗誤差,你認為最合理的套接方式是;(4)在正確操作的情況下,某次所打的紙帶如圖所示。打在紙帶上的點弁不都是均勻的,為了測量橡皮筋做功后小車獲得的速度,應選用紙帶的部分進行測量(根據(jù)下面所示的紙帶回答) ,小車獲得的速度是m/s,(計算結果保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1)220(2)刻度尺(3)A(4)GJ(只要介于GJ之間都給分)0.65【解析】試題分析:(1)電火花計時器的工作電壓是220V的交流電.(2)處理實驗數(shù)據(jù)時需要測量兩計數(shù)點間的距離,因此還需要的器材是:刻度尺.(3)由圖示可知,橡皮筋最合理的套接方式是 A,以A的方式套接釋放小車后,橡皮筋不會影響小車的運動.(4)由圖示紙帶可知,GJ部分兩點間的距離相等,小車做勻速直線運動,應選用的紙帶是GJ部分;小車獲得的速度0.01300.020.01300.020.65m/s;考點:“探究功與速度變化的關系”的實驗21.趙軍同學采用如圖所示的裝置進行了“合外力做功和動能變化的關系”的研究實驗。按圖1把實驗器材安裝好,不掛配重,反復移動墊木直到小車能夠做勻速直線運動;把細線系在小車上并繞過定滑輪懸掛質量為100g的配重,接通電源,放開小車,電火花計時器在被小車帶動的紙帶上打下一系列點。從某點A開始,此后在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點,依次標為B、C、D……;c.測量出B、C、D……各點與A點的距離,分別記為xi、X2、X3、 ;d.用配重受到的重力分別乘以 xi、X2、X3、……,得到配重重力所做的功W、W、W、……;e.求出BGD……各點速度的大小,分別記為vi、V2、V3、……,再求出它們的平方M2、V22、V32、……;f.用縱坐標表示速度的平方 v2,橫坐標表示配重重力所做的功 W,作出 v2W圖象,并在圖象中描出( Wi,vi2)坐標點,再連成圖線;則:(1)在步驟d中,該同學測得x4=40.00cm,則配重重力所做的功W4=J;(g取10m/s2,結果保留兩位有效數(shù)字)(2)該同學得到的 v2W圖象如圖所示。通過圖象可知,打A點時對應小車的速度 V0=m/so(結果保留兩位有效數(shù)字)【答案】 0.40(2分) ;0.50(2分);【解析】試題分析:(1)據(jù)題意,在步驟d中,配重重力做功為:W=m州0.40J;(2)從圖像可知,A點速度的平方大小等于0.25,則A點速度為:0.5m/s。考點:本題考查探究速度與功關系。24.某學習小組做“探究功與物體速度變化的關系”實驗,如圖,圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行,這時,橡皮筋對小車做的功記為W,當用2條、3條、…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、…實驗時,使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致,每次實驗中小車獲得的速度由電磁打點計時器所打的紙帶測出(1)實驗中,小車會受到摩擦阻力的作用,可使木板適當傾斜來平衡摩擦力,則下面操作正確的是()A.不系橡皮筋,放開小車,能夠自由下滑即可B.不系橡皮筋,輕推小車,小車能夠勻速下滑即可C.不系橡皮筋,放開拖著紙帶的小車,能夠自由下滑即可D.不系橡皮筋,輕推拖著紙帶的小車,小車能夠勻速下滑即可(2)若根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)畫出的 v-W草圖如圖所示,根據(jù)圖線形狀可知,對W與v的關系作出的以下猜想可能正確的是。A.M1/vB.WvC.Wv2D.Wv3【答案】(1)D(2)CD【解析】試題分析:(1)小車受到重力、支持力、摩擦力和細線的拉力,要使拉力等于合力,必須使重力的下滑分量平衡摩擦力,摩擦力包括紙帶受到的摩擦和長木板的摩擦,因此平衡摩擦力時,不系橡皮筋,輕推拖著紙帶的小車,如果小車能夠勻速下滑,則恰好平衡摩擦力,故選 D.(2)根據(jù)圖象結合數(shù)學知識可知,該圖象形式和yx(nn2,3,4)形式,故CD正確.考點:“探究功與物體速度變化的關系”實驗25.某中學實驗小組采用如圖所示的裝置探究功與速度的關系,小車在橡皮筋的作用下彈出后,沿木板滑行。打點計時器工作頻率為 50Hz。(1)實驗中木板略微傾斜,這樣做是為了使釋放小車后,小車能勻加速下滑是為了增大小車下滑的加速度可使得橡皮筋做的功等于合外力對小車做的功D.可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動(2)實驗中先后用同樣的橡皮筋 1條、2條、3條……,并起來掛在小車的前端進行多次實驗,每次都要把小車拉到同一位置再釋放小車。把第1次只掛1條橡皮筋對小車做的功記為W第2次掛2條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功為 2W……;橡皮筋對小車做功后而獲得的速度可由打點計時器打出的紙帶測出。根據(jù)
第4次實驗的紙帶(如圖所示,圖中的點皆為計時點)求得小車獲得的速度為?????????m/s(保留三位有效數(shù)字)?!敬鸢浮浚?)CD⑵2.00【解析】試題分析:(1)使木板傾斜,小車受到的摩擦力與小車所受重力的分力大小相等,在不施加拉力時,小車在斜面上受到的合力為零,小車可以在橡皮筋松弛后做勻速直線運動,小車與橡皮筋連接后,小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力,橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功.故GD正確.(2)橡皮筋做功完畢后,小車所受合力為零,小車做勻速運動,相鄰點間的距離相等,由圖所示紙帶可知,小車的速度:0.04000.022.00m/s0.04000.022.00m/s??键c:探究功與速度的關系實驗26.在“探究功與物體速度變化的關系”實驗中,某實驗探究小組的實驗裝置如圖甲所示。木塊從A點靜止釋放后,在1根彈簧作用下彈出,沿水平長木板運動到B點停下,。點為彈簧原長時所處的位置,測得OB的距離為Li,弁將此過程中彈簧對木塊做的功記為W用完全相同的彈簧2根、3根……弁在一起進行第2次、第3次……實驗,每次實驗木塊均從A點釋放,木塊分別運動到B、B……停下,測得OB、OB……的距離分別為L2、L3……,做出彈簧對木塊做功W與木塊停下的位置距。點的距離L的圖象W-L,如圖乙所75。①根據(jù)圖線分析,彈簧對木塊做功W與木塊在。點的速度V0之間的關系為W與V0成正比W與vo成線性關系W與V0的二次方成正比W與vo的二次方成線性關系②圖線與縱軸交點的物理意義是。③彈簧被壓縮的長度Lo=cm%【答案】①D2)AO段木塊克服摩擦力所做的功③3cm【解析】試題分析:①據(jù)題意,物體在彈力作用下從A點運動到。點,彈性勢能轉化為動能,從。點運動到B點,由于摩擦力做負功,動能轉化為內能,則有:w1mv2fx,如果有n根彈簧,則有:2nwn;mv2fnx,由于圖像不過原點,所以W與V0的二次方成線性關系;②圖線與縱坐標交點表示從A點到O點摩擦力所做的功;彈簧被壓縮的長度為:圖線的斜率表示摩擦力,即:f—'N,據(jù)乙圖從A至UO有:WffLAo1,則有:Lao3cmex0.36 3'考點:本題考查探究功與速度關系。27.“探究動能定理”的實驗裝置如圖所示,當小車在兩條橡皮筋作用下彈出時,橡皮筋對小車做的功記為Wo當用4條、6條、8條?…完全相同的橡皮筋弁在一起進行第 2次、第3次、第4次?…實驗時,橡皮筋對小車做的功記為2W、3W,4W…,每次實驗中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點計時器所打的紙帶測出。(1)該實驗(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。(2)關于該實驗,下列說法正確的是;A.打點計時器可以用直流電源供電,電壓為 4?6VB.實驗中使用的若干根橡皮筋的原長可以不相等C.每次實驗中應使小車從同一位置由靜止彈出D.利用每次測出的小車最大速度Vm和橡皮筋做的功W依次做出W-VeW-Vm2、W-Vm3、W—Vm…的圖象,直到找出合力做功與物體速度變化的關系?!敬鸢浮浚?)需要;(2)CQ【解析】試題分析:(1)由于實驗中要求橡皮筋對小車做的功是合外力做的功,故需要平衡摩擦力,讓重力做的功與摩擦力做的功相等;(2)打點計時器使用的是交流低壓電源,故A錯誤;實驗中使用的橡皮筋的原長應該相等,這樣增加橡皮筋的條數(shù)才能使外力做功增加相應的倍數(shù),故B也錯誤;而C中每次實驗中應使小車從同一位置由靜止彈出是正確的; D中依次做出W-Vm、W-Vm2、WV;、W-Vm…的圖象,直到找出合力做功與物體速度變化的關系也是正確的??键c:探究動能定理的實驗。30.為探究“恒力做功與物體動能改變的關系”,采用了如上右圖所示實驗裝置。請回答下列問題:(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取做法是A.將木板不帶滑輪的一端適當墊高,使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動B.將木板不帶滑輪的一端適當墊高,使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運動C.將木板不帶滑輪的一端適當墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動D.將木板不帶滑輪的一端適當墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運動(2)若實驗中所用小車的質量為 200g,為了使實驗結果盡量精確,在實驗室提供的以下四種規(guī)格鉤碼中,應該挑選的鉤碼是A.10gB.20g C.30g D.50g(3)某實驗小組挑選了一個質量為 50g的鉤碼,在多次正確操作實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條,經(jīng)測量、計算,得到如下數(shù)據(jù):第一個點到第n個點的距離為40.0cm;打下第n點時小車的速度大小為1.20m/s。該同學將鉤碼的重力當作小車所受的拉力,則拉力對小車做的功為J,小車動能的增量為Jo(g=9.8m/s2,結果保留三位有效數(shù)字)【答案】(1)C(2)A(3)0.196J,0.144J【解析】試題分析:(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取做法是,將不帶滑輪的木板一端適當墊高, 在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動,以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小車的合力就是繩子的拉力.所以選項C正確.(2)應選擇遠遠小于小車質量的鉤碼,故選A(3)從打下第一點到打下第N點拉力對小車做的功:Wmgs0.196J;小車的動能增量為: Ek=」Mv2=0.144Jk2考點:探究“恒力做功與物體動能改變的關系”.某學生實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置, 探究外力對滑塊做功與滑塊動能變化的關系。(1)如圖乙所示,用游標卡尺測得遮光條的寬度d=mm實驗時將滑從圖甲所示位置由靜止釋放, 由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電時間^t,在本次實驗中還需要測量滑塊(含遮光條)的質量M鉤石^的m和滑塊靜止時遮光條到光電門的距離 L。(2)本實驗中若M遠大于m,外力對滑塊做功W的表達式為W=滑塊(含遮光條)的動能變化量△ Ek的表達式為^Ek=。通過幾次實驗,若兩者在誤差允許的范圍內相等,則說明合外力對滑塊做功等于滑塊動能的變化單?!敬鸢浮?1)15.60mm(2)wmgL,Ek=-Mv20=-m(-)22 2t【解析】試題分析:(1)游標卡尺的主尺讀數(shù)為:1.5cm=15mm游標尺上第12個刻度和主尺上某一刻度對齊,所以游標讀數(shù)為12X0.05mm=0.60mm所以最終讀數(shù)為:15mm+0.60mm=15.60mmP遮光條的寬度d=15.60mm(2)滑塊靜止時遮光條到光電門的距離 L,則重力對鉤碼做的功為WmgL,遮光條到達光電門時的速度為v9,t所以滑塊(含遮光條)的動能變化量的表達式為Ek=1Mv20=1M(―)2.2 2t考點:探究動能定理實驗.如圖所示為“探究功與速度變化的關系”的實驗裝置 .圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出,這時,橡皮筋對小車做的功記為W再用2條、3條……相同的橡皮筋弁在一起進行實驗.每次實驗中小車獲得的速度由打出的紙帶算出.⑴為了平衡小車受到的摩擦力,木板應(填“水平”或“傾斜”)放置;(2)判斷摩擦阻力已被平衡的方法是()A.釋放小車后,小車能夠運動B.輕推一下小車,小車能夠勻速運動C.釋放小車后,拖著紙帶的小車能夠運動D.輕推一下小車,拖著紙帶的小車能夠勻速運動實驗中 (填“需要”或“不需要” )測出一條橡皮筋對小車做功W勺數(shù)值.⑷在正確操作情況下,打在紙帶上的點,并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度,應選用紙帶的部分進行測量(選填“ AD”、“DG或“GK).【答案】(1)傾斜;(2)D;(3)不需要; (4)GK【解析】試題分析:(1)為了平衡小車受到的摩擦力,木板應傾斜放置;(2)判斷摩擦阻力已被平衡的方法是:輕推一下小車,拖著紙帶的小車能夠勻速運動,選項D正確;(3)實驗中只需要知道用n條橡皮筋對小車做的功為 nW,但是不需要測出一條橡皮筋對小車做功W勺數(shù)值;⑷由于GK部分點跡均勻,說明小車已經(jīng)做勻速運動,故選用GK部分可以測量小車獲得的速度。考點:“探究功與速度變化的關系”的實驗。33.為驗證動能定理,某同學設計了如下實驗.如圖所示.將一長直木板一端墊起,另一端側面裝一速度傳感器,讓小滑塊由靜止從木板h高處(從傳感器所在平面算起)自由滑下至速度傳感器時,讀出滑塊經(jīng)過此處時的速度 v,多次改變滑塊的下滑高度
h(斜面的傾角不變),對應的速度值記錄在表中:(1)要最簡單直觀地說明此過程動能定理是否成立,該同學建立了縱軸表示h的坐標系,你認為坐標系的橫軸應該表示(2)已知當?shù)刂亓铀俣萭',若要求出滑塊與木板間的動摩擦因數(shù),還需測出(寫出物理量及符號);計算滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)的表達式為.【答案】(1)橫軸為v2(2)=現(xiàn)」2,需測量木板與水平桌面2ghcot的夾角。試題分析:(1)設木板與水平桌面間的夾角為8, 由動能定理得:hmghmgcos——sinhmghmgcos——sin-mv2整理得:22
v
h 2g(1cot)若動能定理成立,h與v2成線性關系,所以橫軸為V2..2 2⑵根據(jù)h2g1七F得動摩擦因數(shù)表達式為: 4,故需測量木板與水平桌面的夾角e.考點:考查了動能定理;動摩擦因數(shù).34.在探究“合力做功和物體動能變化之間的關系”的實驗中,某同學的實驗設計方案如圖甲所示.則:(1)該實驗用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,在安裝時首先要,其次鉤碼和小車還需要滿足的條件是(2)實驗中,除位移、速度外,還要測出的物理量有.(3)在上述實驗中,打點計時器使用的交流電頻率為 50Hz.某同學打出的一段紙帶如圖乙所示,則小車勻速運動時的速度大小為m/s.(計算結果保留三位有效數(shù)字)【答案】(1)平衡小車與木板之間的摩擦力;鉤碼的重力遠小于小車的總重力;(2)鉤碼的重力和小車的總質量;(3)1.40【解析】試題分析:(1)小車在水平方向上受繩的拉力和摩擦力,想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,首先需要平衡摩擦力。其次:如果用鉤碼的重力表示小車受到的合外力, 必須要滿足鉤碼的質量遠小于小車的總質量,這樣兩者才能近似相等。(2)驗證合外力的功與動能變化間的關系的原理:mgx;Mv2,需要測量的物理量有:鉤碼質量m,小車白^質量M位移x,速度v。所以還要測出的物理量有鉤碼的質量和小車的總質量。(3)最后勻速的讀數(shù)就為最大速度,由紙帶可知, CE之間的速度即為最后勻速速度v殳1.40m/s2T考點:探究功與速度變化的關系35.某同學根據(jù)機械能守恒定律,設計實驗探究彈簧彈性勢能與壓縮量的關系①如圖23(a),將輕質彈簧下端固定于鐵架臺,在上端的托盤中依次增加祛碼,測量相應的彈簧長度,部分數(shù)據(jù)如下表,由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k=N/m。(g取9.80m/s2)祛碼質量(g)50100150彈簧長度(cm)8.627.636.66②取下彈簧,將其一端固定于氣墊導軌左側, 如圖23(b)所示:調整導軌,使滑塊自由滑動時,通過兩個光電門的速度大小。③用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量 x;釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v,釋放滑塊過程中,彈簧的彈性勢能轉化為。④重復③中操作,得到v與x的關系如圖23(c)。由圖可知,v與x成關系。由上述實驗可得結論:對同一根彈簧,彈性勢能與彈簧的成正比?!敬鸢浮竣?0N/m(49.5?50.5)②相等③動能④正比;x2(或壓縮量的平方)【解析】試題分析:①據(jù)Fimgkxi,F22mgkX2,有:F F1 F2 k x1 k x2,則k 0.49 N/m=49.5N/m,同理可以求得:0.0099‘kl.N/m=50.5N/m,則勁度系數(shù)為:k 50N/m。[學科網(wǎng)0.0097 2②使滑塊通過兩個光電門時的速度相等, 則可以認為滑塊離開彈簧后做勻速直線運動;③彈性勢能轉化為滑塊的動能; ④圖線是過原點的傾斜直線,所以V與x成正比;彈性勢能轉化為動能,即E彈Imv2,即彈性勢能與速度平方成正比,又由V與x成正比,2則彈性勢能與壓縮量的平方成正比??键c:本題考查胡克定律和能量轉化36.(8分)某實驗小組采用如圖所示的裝置探究“合外力所做的功與速度變化的關系”。實驗時,先接通電源再松開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點。小車所受到的拉力F為0.20N,小車的質量為 200g。實驗前,木板左端被墊起一些,使小車在不受拉力作用時做勻速直線運動。這樣做的目的是.A.為了平衡摩擦力B.增大小車下滑的加速度C.可使得細繩對小車做的功等于合外力對小車做的功D.可以用質量較小的祛碼就可拉動小車,以滿足祛碼質量遠小于小車質量的要求②如圖所示,同學甲選取一條比較理想的紙帶做分析。小車剛開始運動時對應在紙帶上的點記為起始點 Q在點跡清晰段依次選取七個計數(shù)點AB、C、DE、F、Q相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1so測量起始點O至各計數(shù)點的距離,計算計數(shù)點對應小車的瞬時速度、計數(shù)點與。點之間的速度平方差、起始點。到計數(shù)點過程中細繩對小車做的功。其中計數(shù)點D的三項數(shù)據(jù)沒有計算,請完成計算并把結果填入表格中。【答案】①ACD0.857;0.734;0.0734【解析】試題分析:①實驗前,木板左端被墊起一些,使小車在不受拉力作用時做勻速直線運動。這樣做的目的是為了平衡摩擦力,這樣會使得細繩對小車做的功等于合外力對小車做的功,選項 AC正CE(45.75-28.61)?10-2 , ……確; ② vD=——= m/s=0.857m/s;D2T 2'0.1v2=0.8572m2/s2=0.734m2/s2;拉力功:W=Fx=0.2NX0.367m=0.0734J??键c:探究“合外力所做的功與速度變化的關系”實驗。37.(1)如圖所示,在“探究功與速度變化的關系”的實驗中,下列做法能夠實現(xiàn)橡皮筋對小車做功整數(shù)倍變化的是 ( )A.釋放小車的位置等間距的變化B.橡皮筋兩端固定,使橡皮筋的伸長量依次加倍C.橡皮筋兩端固定,使橡皮筋的長度依次加倍D.增加相同橡皮筋的條數(shù),使小車每次從同一位置釋放(2).某同學在做利用橡皮筋探究功與速度變化關系的實驗時,拖著紙帶的小車在橡皮筋的作用下由靜止運動到木板底端, 在此過程中打點計時器在紙帶上打下的相鄰點間的距離變化情況是( )A.始終是均勻的B.先減小后增大C.先增大后減小 D.先增大后均勻不變【答案】(1)D(2)D【解析】試題分析:(1)此實驗中實現(xiàn)橡皮筋對小車做功成倍數(shù)增加的方法是,增加相同橡皮筋的條數(shù),使小車每次從同一位置釋放,選項D正確。(2)釋放小車以后,小車在橡皮筋作用下先做變加速運動,然后做運動運動,所以打點計時器在紙帶上打下的相鄰點間的距離變化情況是先增大后均勻不變,選項D正確??键c:“探究功與速度變化的關系”的實驗。38.(6分)如圖甲所示,某同學在做“探究功與速度變化的關系”的實驗.當小車在 1條橡皮筋的作用下沿木板滑行時,橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條…橡皮筋重復實驗時,設法使每次實驗中橡皮筋所做的功分別為 2W3W-.圖甲1)圖中電火花計時器的工作電壓是 V的交流電.2)實驗室提供的器材如下:長木板、小車、橡皮筋、打點計時器、紙帶、電源等,還缺少的測量工具是 .3)在正確操作的情況下,某次所打的紙帶如圖乙所示.打在紙帶上的點并不都是均勻的,為了測量橡皮筋做功后小車獲得的速度,應選用紙帶的 部分進行測量(根據(jù)紙帶中字母回答),小車獲得的速度是 m/s.(結果保留兩位有效數(shù)字)圖乙【答案】(1)220;(2)刻度尺;(3)GJ或者HJ;0.65?!窘馕觥吭囶}分析:(1)圖中電火花計時器的工作電壓是 220V的交流電.(2)缺少的測量工具是刻度尺;(3)測量橡皮筋做功后小車獲得的速度,應選用紙帶上點跡分布均勻的部分即 GJ或者HJ部分進行測量,小車獲得的速度是v=—x=1.3010一m/s=0.65m/st 0.02考點:“探究功與速度變化的關系”的實驗。(12分)某學習小組做“探究功與速度變化的關系”的實驗如圖所示,圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的, 沿木板滑行,橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條……完全相同的橡皮筋弁在一起進行第2次、第3次……實驗時(每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致),每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打在紙帶上的點進行計算.(3分)除了圖中已有的實驗器材外,還需要導線、開關、刻度尺和(填“交流”或“直流”)電源.(3分)實驗中,小車會受到摩擦力的作用,可以使木板適當傾斜來平衡摩擦力,則下面操作正確的是A.放開小車,能夠自由下滑即可B.放開小車,能夠勻速下滑即可C.放開拖著紙帶的小車,能夠自由下滑即可D.放開拖著紙帶的小車,能夠勻速下滑即可(3分)若木板水平放置,小車在兩條橡皮筋作用下運動,當小車速度最大時,關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置,下列說法正確的是A.橡皮筋處于原長狀態(tài)B.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C.小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D.小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線(3分)在正確操作的情況下,打在紙帶上的點并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度,應選用紙帶的 部分進行測量(根據(jù)如圖所示的紙帶回答 ).【答案】(1)交流,(2)D,(3)B,(4)GJ【解析】試題分析:分析:解答:解:(1)實驗中可以適當抬高木板的一側來平衡摩擦阻力.受力平衡時,小車應做勻速直線運動,所以正確的做法是:放開拖著紙帶的小車,能夠勻速下滑即可,故ABC錯誤,D正確.(2)若木板水平放置,對小車受力分析可知,小車速度最大時小車受到的合力應為零,即小車受到的橡皮筋拉力與摩擦力相等,橡皮筋應處于伸長狀態(tài);小車在兩個鐵釘?shù)倪B線的左側,尚未到兩個鐵釘?shù)倪B線處,故ACD昔誤,B正確.(3)要測量最大速度,應該選用點跡恒定的部分.即應選用紙帶的G-K部分進行測量.故答案為:(1)D;(2)B;(3)G-K部分考點:V八、、?【名師點睛】本題涉及打點計時器的工作原理和探究功與速度變化關系實驗的原理,從實驗原理的角度分析即可.(1)實驗中可以適當抬高木板的一側來平衡摩擦阻力.受力平衡時,小車應做勻速直線運動;(2)若木板水平放置,對小車受力分析可知,小車速度最大時小車受到的合力應為零,即小車受到的橡皮筋拉力與摩擦力相等,橡皮筋應處于伸長狀態(tài); (3)要測量最大速度,應該選用點跡恒定的部分.8.某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定理”.如圖所示,他們將拉力傳感器固定在小車上,用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小.在水平桌面上相距 50.0cm的A.B兩點各安裝一個速度傳感器,記錄小車通過 A.B點時的速度大小,小車中可以放置砝碼.(1)實驗主要步驟如下:①測量小車和拉力傳感器的總質量 M1;把細線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路.②將小車由C點釋放,小車在細線拉動下運動, 記錄細線拉力及小車通過A.B點時的速度.③在小車中增加或減少祛碼,重復②的操作.在以上實驗中,遺漏了步驟。(2)下列表格是他們用正確方法測得的一組數(shù)據(jù),其中M是M與小車中祛碼質量M之和,|v-v|是兩個速度傳感器記錄速度的平方差,可以據(jù)此計算出動能變化量 AE,F是拉力傳感器測得的拉力,W是F在A.B間所做的功.表格中的 AE3=,W=.(結果保留三位有效數(shù)字)
數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)M/kgAE/JF/NW/J10.5000.760.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40AE31.220W41.0002.401.2002.4201.21051.0002.841.4202.8601.430(3)根據(jù)表格,請在圖中的方格紙上作出 AE—W圖線.(4)根據(jù)EW圖線,可得結論?!敬鸢浮?1)平衡小車所受的摩擦力阻力;[來源:學科網(wǎng)]⑵0.600J,0.610J;(3)見下圖:(4)在實驗誤差允許的范圍內,合外力所做的功等于物體動能的增量【解析】試題分析:(1)本題研究合力
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