1、课时作业(二十七)探究动能定理基础训练1(2018河南十所名校测试)某实验小组用如图所示装置“探究功与物体速度变化的关系”(1)为平衡小车运动过程中受到的阻力，应该采用下面所述方法中的_(填入选项前的字母代号)A逐步调节木板的倾斜程度，让小车能够自由下滑B逐步调节木板的倾斜程度，让小车在橡皮筋作用下开始运动C逐步调节木板的倾斜程度，给小车一初速度，让拖着纸带的小车匀速下滑D逐步调节木板的倾斜程度，让其拖着纸带自由下滑(2)如图所示是该实验小组在实验过程中打出的一条纸带，已知打点计时器连接的电源的频率为50 Hz，则橡皮筋恢复原长时小车的速度为_m/s(结果保留三位有效数字)答案：(1)C(2)
2、1.39(1.381.40均正确)2(2018湖南衡阳联考)某同学为探究合力做功与物体动能改变的关系，设计了如下实验，他的操作步骤是：甲乙按图甲摆好实验装置，其中小车质量M0.4 kg，钩码总质量m0. 1 kg.先接通打点计时器的电源(电源频率f50 Hz)，然后释放小车，打出一条纸带(1)经过多次重复实验，他从打出的多条纸带中选出一条打点清晰的，如图乙所示把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d10.041 m，d20.055 m，d30.167 m， d40.256 m，d50.360 m，.他把钩码重力(当地
3、重力加速度g9.8 m/s2)作为小车所受合力，算出0点到第4个计数点合力做功W_J，打下第4个计数点时小车动能Ek_J(结果保留三位有效数字)(2)此实验探究的结果，他未能得到“合力对物体做的功等于动能的变化”，且误差很大，主要原因有_.(只需答一条)答案：(1)0.2510.186(2)见解析解析：(1)根据题意，小车所受合力为：Fmg0.98 N0点到第4个计数点合力做功WFsmgd40.251 J根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，可求出打下第4个计数点时小车的速度大小v4其中T50.02 s0.1 sd50.360 md30.167 m解得v40.965 m/s
4、则打下第4个计数点时小车动能EkMv0.40.9652 J0.186 J.(2)主要原因：钩码质量太大；没有平衡摩擦力3某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理(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t1和t2，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”)答案：(1)50.00(2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M(3)否解析：(1)两光电门中心
5、之间的距离x70.30 cm20.30 cm50.00 cm.(2)由于该实验验证的是动能定理，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4某实验小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系”，在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为弹簧测力计，P为小桶(内有砂子)，一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置，不计绳与滑轮的摩擦实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点甲乙(1)该同学在一条比较理想的纸带上，将点迹清楚的某点
6、记为零点，顺次选取一系列点，分别测量这些点到零点之间的距离s，计算出它们与零点的速度平方差v2v2v，弹簧测力计的读数为F，小车的质量为m，然后建立v2x坐标系，通过描点法得到的图象是一条过原点的直线，如图乙所示，则这条直线的斜率的意义为_.(填写表达式)(2)若测出小车质量为0.4 kg，结合图象可求得小车所受合外力的大小为_ N.答案：(1)(2)2解析：(1)根据动能定理可知Fxmv2，所以理论上v2xx，v2x图象为过原点的直线，直线的斜率k. (2)结合图象可知k5 N/kg，所以F1 N5.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，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行
7、打点计时器的工作频率为50 Hz.甲(1)实验中木板略微倾斜，这样做_A是为了使小车释放后能匀加速下滑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(2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条、挂在小车的前端进行多次实验，每次都把小车拉到同一位置再释放将第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为2W1、.小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出根据第4次的纸带(如图乙所示)求得小车获得的速度为_m/s (保留三位有效数字)乙 (3)若根据多次测量的数据作出Wv图象，则下列符合实际的是_
8、ABCD答案：(1)CD(2)2.00(3)C解析：(1)使木板倾斜，让小车受到的摩擦力与小车所受重力沿木板向下的分力大小相等，在不施加拉力时，小车在木板上受到的合力为零，小车可以在木板上静止或做匀速直线运动小车与橡皮筋连接后，小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，故选项C、D正确(2)相邻各点之间的距离相等时，小车做匀速直线运动，由题图乙可知，小车做匀速直线运动时相邻两点之间的距离是4.00 cm，打点时间间隔t s0.02 s，小车获得的速度v m/s2.00 m/s.(3)由动能定理得Wmv2，可知W与v是二次函数关系，C正确能力提升6(2018河南
9、豫南九校联考)某同学用如图所示装置测量小木块与接触面间的动摩擦因数，小木块放在粗糙的水平桌面上，右侧拴有一细线，跨过固定在桌面边缘的滑轮与重物连接；实验时，小木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，小木块继续向右滑，在运动过程中小木块始终碰不到滑轮已知小木块的质量为M，重物的质量为m，回答下列问题：(1)本实验还需直接测量的物理量有_A重物距地面的高度hB小木块在桌面上滑行的总距离sC重物下落的时间t(2)利用上述测量的物理量，写出测量的动摩擦因数的表达式_.(3)小木块运动过程中，由于滑轮与轴间摩擦及细线和滑轮的质量的影响，将导致测量的动摩擦因数与实际动摩擦因数相比，其值将_(填“偏大”“相等
10、”或“偏小”)答案：(1)AB(2)(3)偏大解析：(1)(2)设重物距地面的高度为h，小木块在桌面上滑行的总距离为s，且已知小木块的质量为M，重物的质量为m；由静止释放使它们运动，到重物落地过程中，根据动能定理得mghMgh(Mm)v2，从重物落地到小木块停在桌面上这个过程，根据动能定理得Mv2Mg(sh)，联立两式解得，从该式可知本实验还需直接测量的物理量有重物距离地面的高度h、小木块在桌面上滑行的总距离s，故选A、B.(3)在计算过程中，认为滑轮与轴间摩擦及细线和滑轮的质量没有影响，重物重力势能的减少量全部转化为重物落地时的动能和小木块克服摩擦力做的功，而实际上滑轮与轴间存在摩擦，因此导
11、致测量的动摩擦因数与实际动摩擦因数相比，其值将偏大7如图甲所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合力做功和动能变化的关系”的实验：甲(1)为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做_运动(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如图乙所示的纸带纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2 N，小车的质量为0.2 kg.乙请计算小车所受合力做的功W和小车动能的变化Ek，补填表中空格(结果保留至小数点后
12、第四位).OBOCODOEOFW/J0.043 20.057 20.073 40.091 5Ek/J0.043 00.057 00.073 40.090 7分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内WEk，与理论推导结果一致(3)实验前已测得托盘质量为7.7103 kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_kg(取g9.8 m/s2，结果保留至小数点后第三位)答案：(1)匀速直线(或匀速)(2)0.111 50.110 5(3)0.015解析：(1)实验中，首先平衡摩擦力，改变长木板的倾角，轻推小车，小车沿长木板向下做匀速直线运动(2)打下F点时，小车的位移大小为O、F间的距离，即 0.557 5 m，细绳对小车的拉力为0.2 N，则拉力做功为 0.111 5 J，小车的瞬时速度为 m/s1.051 m/s，动能增量为0.110 5 J.(3)由纸带数据求得：AD21.20 cm，DG30.07 cm，小车、托盘和砝码组成的整体运动的加速度大小为a m/s20.985 6 m/s2，小车受到的拉力为F0.2 N，设托盘和砝码的总质量为m，由牛顿第二定律得mgFma，得m2.269102 kg，托盘中砝码质量为 0.015 kg.
