2023金版教程物理大一輪復(fù)習(xí)(必修部分)實(shí)驗(yàn)5

第五章實(shí)驗(yàn)五1.關(guān)于“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)中，下列敘述正確的是()A．每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值B．每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒(méi)有必要保持一致C．放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平D．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出解析：本實(shí)驗(yàn)沒(méi)有必要測(cè)出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要測(cè)出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的多少倍就已經(jīng)足夠了，A錯(cuò)．每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必須保持一致，只有這樣才能保證以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的整數(shù)倍，B錯(cuò)．小車運(yùn)動(dòng)中受到阻力，只有使木板傾斜到一定程度，才能減小誤差，C錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作，然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，D正確．答案：D2．如圖所示為與小車相連，穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一條紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，下面說(shuō)法正確的是()①紙帶的左端是與小車相連的②紙帶的右端是與小車相連的③利用E、F、G、H、I、J這些點(diǎn)之間的距離來(lái)確定小車的速度④利用A、B、C、D這些點(diǎn)之間的距離來(lái)確定小車的速度A．①③ B．②④C．①④ D．②③解析：剛開(kāi)始釋放時(shí)，與小車相連的一端打出的點(diǎn)應(yīng)會(huì)比較密集，且點(diǎn)的間距逐漸變大，故右端與小車相連；為確定小車速度應(yīng)選取間距均勻的點(diǎn)，這時(shí)橡皮筋已停止對(duì)小車作用，故②和④正確，選B.答案：B3．在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)是用下面的方法和器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的：放在長(zhǎng)木板上的小車由靜止開(kāi)始在幾條完全相同的橡皮筋的作用下沿木板運(yùn)動(dòng)，小車?yán)瓌?dòng)固定在它上面的紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是()A．長(zhǎng)木板要適當(dāng)傾斜，以平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力B．重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度相同C．利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí)，應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最密集的部分進(jìn)行計(jì)算D．利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí)，應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最稀疏的部分進(jìn)行計(jì)算解析：在本題的實(shí)驗(yàn)中，由于小車在運(yùn)動(dòng)中受到阻力(摩擦力和紙帶的阻力)，所以要使長(zhǎng)木板適當(dāng)傾斜，以平衡小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力，重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使橡皮筋對(duì)小車所做的功與它的條數(shù)成正比，所以用到橡皮筋的條數(shù)雖然不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度相同，利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí)，由于要計(jì)算的是小車脫離橡皮筋后勻速運(yùn)動(dòng)的速度，所以應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最稀疏的部分進(jìn)行計(jì)算，故A、B、D選項(xiàng)是正確的．答案：ABD4．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們欲探究“做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置．(1)該學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想用砂和砂桶的重力作為滑塊受到的合外力，探究滑塊所受合外力做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系．為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法，該小組成員提出了以下實(shí)驗(yàn)措施，你認(rèn)為有效的有________．A．保持砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)大于滑塊的質(zhì)量B．保持砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量C．保持長(zhǎng)木板水平D．把長(zhǎng)木板的左端墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云胶饽Σ亮．調(diào)整滑輪的高度使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行(2)如圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的B、K兩點(diǎn)來(lái)探究滑塊所受合外力做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén)，重力加速度為g.在本實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有：砂和砂桶的質(zhì)量m1、滑塊的質(zhì)量m2，A、C間的距離s1，J、L間的距離s2，B、K間的距離s.本實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的表達(dá)式為_(kāi)_______．(用測(cè)量物理量相應(yīng)的字母表示)解析：(1)砂和砂桶的總質(zhì)量越小，產(chǎn)生的加速度越小，細(xì)線拉力越接近砂和砂桶的重力，誤差越小，故B正確；由于滑塊受到長(zhǎng)木板的摩擦力作用，因此要先平衡摩擦力，D正確；為了使細(xì)線拉力與滑塊運(yùn)動(dòng)方向平行，需調(diào)整滑輪的高度使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行，E正確．(2)選擇B、K之間的過(guò)程研究誤差較小，對(duì)滑塊，合外力可視為砂和砂桶的重力，做功為W＝m1gs.B、K兩處的速度分別為vB＝eq\f(s1,2T)，vK＝eq\f(s2,2T)，動(dòng)能變化為eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,K)－eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))2，故探究結(jié)果的表達(dá)式為m1gs＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))2.答案：(1)BDE(2)m1gs＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))25．為了探究恒力作功時(shí)的動(dòng)能定理，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)，他讓滑塊在某一水平面上滑行，利用速度采集器獲取其初速度v，并測(cè)量出不同初速度的最大滑行距離x，得到下表所示幾組數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)組123456v/(m·s－1)00.160.190.240.300.49x/m00.0450.0750.1110.1630.442(1)一同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，作出x－v圖象如圖甲所示．觀察該圖象，該同學(xué)作出如下推理：根據(jù)x－v圖象大致是一條拋物線，可以猜想，x可能與v2成正比．請(qǐng)?jiān)趫D乙所示坐標(biāo)紙上選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸作出圖線驗(yàn)證該同學(xué)的猜想．(2)根據(jù)你所作的圖象，你認(rèn)為滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2的關(guān)系是________________________________________________________________________．解析：(1)作出x－v2的圖線如圖所示．(2)由圖可以看出，滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2成正比．即：x∝v2.答案：(1)見(jiàn)解析圖(2)x∝v26．[2023·杭州模擬]為了“探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，查資料得知，彈簧的彈性勢(shì)能Ep＝eq\f(1,2)kx2，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧長(zhǎng)度的變化量．某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質(zhì)量m為已知)運(yùn)動(dòng)來(lái)探究這一問(wèn)題．為了研究方便，把小球放在水平桌面上做實(shí)驗(yàn)，讓小球在彈力作用下運(yùn)動(dòng)，即只有彈簧彈力做功．該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：首先進(jìn)行如圖(甲)所示的實(shí)驗(yàn)：將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來(lái)，在彈簧的另一端掛上小球，靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為d.在此步驟中，目的是要確定物理量________，用m、d、g表示為_(kāi)_______．接著進(jìn)行如圖(乙)所示的實(shí)驗(yàn)：將這根彈簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球壓縮，測(cè)得壓縮量為x，釋放彈簧后，小球被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小球在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離為L(zhǎng).小球的初動(dòng)能Ek1＝________.小球離開(kāi)桌面的動(dòng)能Ek2＝________.彈簧對(duì)小球做的功W＝________(用m、x、d、g表示)．對(duì)比W和Ek2－Ek1就可以得出“外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”．解析：在圖(甲)所示的實(shí)驗(yàn)中，目的是確定彈簧的勁度系數(shù)k，由平衡條件得：mg＝kd，即k＝eq\f(mg,d).在圖(乙)所示的實(shí)驗(yàn)中，小球的初動(dòng)能Ek1＝0.又根據(jù)小球做平拋運(yùn)動(dòng)得：h＝eq\f(1,2)gt2，L＝vt所以Ek2＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m(Leq\r(g/2h))2＝eq\f(mgL2,4h)彈簧對(duì)小球做的功等于彈性勢(shì)能的減少，所以W＝eq\f(1,2)kx2＝eq\f(mgx2,2d).答案：彈簧的勁度系數(shù)keq\f(mg,d)0eq\f(mgL2,4h)eq\f(mgx2,2d)7．物體沿斜面下滑時(shí)動(dòng)能可能發(fā)生變化．某實(shí)驗(yàn)小組為了探究滑塊由靜止開(kāi)始沿斜面勻加速下滑過(guò)程中動(dòng)能變化與哪些因素有關(guān)，利用如圖所示的斜面和滑塊A做實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了相應(yīng)的探究．(1)請(qǐng)說(shuō)出實(shí)驗(yàn)中可能影響滑塊A動(dòng)能變化的兩個(gè)因素：____________________.(2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)方案，能直觀地反映滑塊A滑至斜面底端N處動(dòng)能大小的不同；例如，方案甲：在斜面底端N處水平放置一平板，使連接處足夠平滑，然后在N處放另一質(zhì)量較小的滑塊B，滑塊A滑至N處的動(dòng)能越大，則滑塊B被碰后在平面上滑行得越遠(yuǎn)．你設(shè)計(jì)的方案乙：________________________(3)該實(shí)驗(yàn)小組利用上述“方案甲”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并用速度傳感器和刻度尺分別測(cè)得滑塊B在N處被碰后的初速度vN的大小與滑行距離x大小對(duì)應(yīng)關(guān)系的四組數(shù)據(jù)，見(jiàn)下表．請(qǐng)?jiān)趫D中用圖象法求出滑塊B與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.B滑行距離x/mB在N點(diǎn)速度vN/(m·s－1)0.180.610.320.800.501.010.711.20解析：(1)影響滑塊A在下滑過(guò)程中動(dòng)能變化的兩個(gè)因素．例如：斜面的粗糙程度(或動(dòng)摩擦因數(shù)；或摩擦力)、斜面的傾角大小(或高度)．(2)觀察滑塊A在與斜面平滑連接的水平面上滑行，位移越大，動(dòng)能越大．或滑塊A平拋落地水平位移越大，動(dòng)能越大．或沿平滑連接的斜面、弧形面上滑高度越高，說(shuō)明動(dòng)能越大．或觀察滑塊A從斜面上不同位置滑到N位置時(shí)，與會(huì)發(fā)生明顯形變的障礙物(如海綿、沙子、彈簧、橡皮