1、6.9探究动能定理（清北）班级：_ _组_号 姓名：_ 分数：_卷面 一、实验题（每题5分，共80分）1.某实验小组采用如图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。打点计时器的工作频率为50 Hz。(1)关于该实验，下列说法正确的是_A打点计时器可以用直流电源供电，电压为46 VB实验中使用的若干条橡皮筋的原长可以不相等C每次实验中应使小车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Wvm、Wv、Wv、W2vm、W3vm的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系（2）实验中木板略微倾斜，这样做_；A.是为了使释放小车后，小车能匀
2、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（3）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条合并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放。把第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为2W1橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。根据第四次的纸带（如图所示）求得小车获得的速度为_m/s。（保留三位有效数字）（4）若根据多次测量数据画出的W-v图象如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系符合实际的是图_。 2.利用图甲实验装置
3、探究合外力做的功与小球动能变化量的关系。某同学的实验步骤如下：图甲图乙A用天平测得小球质量为0.10 kg； B用游标卡尺测量小球直径，如图乙所示；C用直尺测得电磁铁下端到光电门(可看成一几何点)的距离为81.6 cm；D电磁铁先通电，让小球吸在电磁铁下端；E电磁铁断电，小球自由下落，计时装置记下小球经过光电门的时间为3.00103 s。回答下列问题：(重力加速度g=10 m/s2，计算结果保留三位有效数字)（1）小球的直径为_cm。（2）小球经过光电门的平均速度为_m/s，其对应的动能为_J。（3）在本实验中小球重力做的功应该取下落的高度为_cm，其对应的重力做功为_J。（4）根据以上数据得
4、出本实验的结论：_。3.某实验小组做“探究动能定理”的实验。探究对象是铝块（质量小于砂桶），保持质量m不变，通过在砂桶中添加砂来改变对铝块的拉力，由力传感器可测得拉力的大小F，已知重力加速度为g，电源频率为f。（1）若把力传感器装在右侧轻绳上则实验的误差会更_（选填“大”或“小”）。（2）实验时，让砂桶从高处由静止开始下落，在纸带打出一系列的点，其中0是打下的第一个点，取纸带上05过程研究，铝块动能增加量Ek=_，外力做的功为W=_；（3）为了更普遍地反应铝块运动过程中功与动能增加量的关系，某同学选0n过程，作出不同n时EkW图象如图所示，他_（选填“能”、“不能”）得到结论：外力做的功等于动
5、能的增加量。原因是_；（4）为了提高实验效果，提出两条合理的建议_。4.某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”实验开始前，他们提出了以下几种猜想：W ，Wv，Wv2.他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点时的速度)，每次实验，物体从不同初始位置处由静止释放同学们设计了以下表格来记录实验数据其中L1、L2、L3、L4代表物体分别从不同初始位置处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离，v1、v2、v3、v4表示物体每次通过Q点的速度.他们根据实验数据绘制了如图乙所示的Lv图象，并得出结论Wv2.(
6、1)你认为他们的做法是否合适？ (2)你有什么好的建议？ (3)在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小_(填“会”或“不会”)影响探究出的结果5.某同学为探究“恒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：A连接好实验装置如图所示. B将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车C在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在轻绳的挂钩P上D释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条经测量、计算，得到如下数据：(1)第1个点到第N个点的距离为 40.0 cm.(2)打下第N点时小车
7、的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力，拉力对小车做的功为_J，小车动能的增量为_ J由此数据能否探究出动能定理？_.6某同学用如图所示的装置，分别验证“动能定理”及“机械能守恒定律”，在装置中，气垫导轨上滑块的质量为M，钩码的质量为m，遮光条宽度为d，两光电门间的距离为L，滑块通过两光电门，记录的时间分别为t1、t2，当地的重力加速度为g。（1）开通气源，实验前要调节气垫导轨水平，在不提供其他器材的情况下，判断气垫导轨是否水平的方法是：_（填“连接”或“不连接”）悬挂钩码的细绳，给滑块一个初速度，观察_。（2）要用上述装置探究滑块受到的合外力做的功与滑块动能变化的
8、关系，要使绳中拉力近似等于钩码的重力，则m与M之间的关系应满足_；实验要验证的表达式为_。（3）要用上述装置探究系统在运动中的机械能关系，滑块从光电门1运动到光电门2的过程中满足关系式_时（用已知量表示），系统机械能守恒。若测量过程中发现系统动能增量总是略大于钩码重力势能的减少量，可能的原因是_。7某同学用如图所示的装置验证动能定理。为提高实验精度,该同学多次改变小滑块下落高度H的值,测出对应的平抛运动水平位移x,并算出x2,进而画出x2-H图线如图所示。(1)原理分析：若滑块在下滑过程中所受阻力很小,则只要测量满足,便可验证动能原理。(2)实验结果分析：实验中获得的图线未经过坐标原点,而是大
9、约在(0.6h,0)处与横轴相交,原因是 。8某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图所示向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放小球离开桌面后落到水平地面通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等已知重力加速度大小为g.为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号)；A小球的质量m B小球抛出点到落地点的水平距离sC桌面到地面的高度h D弹簧的压缩量xE弹簧原长l0(2)
10、用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek_；(3)图中的直线是实验测量得到的sx图线从理论上可推出，如果h不变，m增加，sx图线的斜率会_(填“增大”“减小”或“不变”)；如果m不变，h增加，sx图线的斜率会_(填“增大”“减小”或“不变”)由图中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与x的_次方成正比9某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验，如图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出（1）除了
11、图中己有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和 电源（填“交流”或“直流”）（2）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下列操作正确的是 A放开小车，能够自由下滑即可 B放开小车，能够匀速下滑即可C前不挂橡皮筋，放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D前不挂橡皮筋，放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是 A橡皮筋处于原长状态 B橡皮筋仍处于伸长状态C小车在两个铁钉的连线处 D小车已过两个铁钉的连线（4）在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都
12、是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的 部分进行测量（根据下面所示的纸带回答）ABD BAF CGI DAK10某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：(1)你认为还需要的实验器材有_(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，实验时首先要做好_；并保证沙和沙桶的总质量应_(3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装
13、入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1 v2)则本实验最终要验证的数学表达式为_(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)11如图所示，某同学在做“探究功与速度变化的关系”的实验。当小车在l条橡皮筋 的作用下沿木板滑行时，橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条橡皮筋重复实验时，设法使每次实验中橡皮筋所做的功分别为2W、3W。(1)图中电火花计时器的工作电压是_V；(2)实验室提供的器材如下：长木板、小车、橡皮筋、打点计时器、纸带、电源等，还缺少的测
14、量工具是_；(3)图中小车上有一固定小立柱，下图给出了4种橡皮筋与小立柱的套接方式，为减小实验误差，你认为最合理的套接方式是_； (4)在正确操作的情况下，某次所打的纸带如图所示。打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量(根据下面所示的纸带回答），小车获得的速度是_m/s。(计算结果保留两位有效数字）12某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用如图所示实验装置(1)将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查是否调平的方法是_(2)如图所示，游标卡尺测得遮光条的宽度d_ cm；实验时，将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸一
15、定的距离，并做好标记，以保证每次拉伸的距离恒定现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过光电门的时间为t，则滑块最后匀速运动的速度表达式为_(用字母表示)(3)逐条增加橡皮条，记录每次遮光条经过光电门的时间，并计算出对应的速度则画出的W-v2图象应是_13.如图甲所示，是某同学验证动能定理的实验装置其步骤如下：a易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下滑b取下轻绳和易拉罐，测出易拉罐和细沙的质量m及小车质量M.c取下细绳和易拉罐后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图14乙(中间部分未画出)，O为打下的第一点已知打点计时器的打
16、点频率为f，重力加速度为g.步骤c中小车所受的合外力为_为验证从O C过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系，测出BD间的距离为x0，OC间距离为x1，则C点的速度为_需要验证的关系式为_(用所测物理量的符号表示)14.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。(1)该同学在一条比较理想的纸带上,将点迹清楚的某点记为零点,顺次选取一系列点,分别测量这
17、些点到零点之间的距离x,计算出它们与零点之间的速度平方差v2=v2-,弹簧测力计的读数为F,小车的质量为m,然后建立v2-x坐标系,通过描点法得到的图像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0.4kg,结合图像可求得小车所受合外力的大小为 N。(3)本实验中是否必须满足小桶（含内部沙子）的质量远小于小车的质量_（填是或否）(4)若该同学通过计算发现小车所受合力小于弹簧测力计读数，明显超出实验误差的正常范围你认为主要原因是_15.某学习小组用图甲所示的实验装置探究“动能定理”。他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用
18、细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。光电门滑块遮光条BA10205101520cm力传感器图甲 图乙（1）某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d= mm。（2）下列实验要求中不必要的一项是 （请填写选项前对应的字母）。A应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B应使A位置与光电门间的距离适当大些C应将气垫导轨调至水平D应使细线与气垫导轨平行（3）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处
19、理数据时应作出的图象是 （请填写选项前对应的字母）。A. 作出“图象” B作出“图象”C. 作出“图象” D. 作出“图象”16如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。（1） 打点计时器使用的电源是_（选填选项前的字母）。A直流电源 B交流电源（2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_（选填选项前的字母）。A把长木板右端垫高 B改变小车的质量在不挂重物且_（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。A计时器不打点
20、 B计时器打点（3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C各点到O点的距离为x1、x2、x3，如图2所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=_，打B点时小车的速度v=_。（4）以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出如图3所示的v2W图象。由此图象可得v2随W变化的表达式为_。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_。（5）假设已
21、经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图4中正确反映v2W关系的是_。二、 计算题（每题5分，共20分）1.（5分）如图甲所示，一质量为m1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点，从t0时刻开始，物块受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用并向右运动，第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0，第5 s末物块刚好回到A点，已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数0.2，(g取10 m/s2)求：(1)A与B间的距离；(2)水平力F在5 s内对物块所做的功2（5分）如图甲所示，一半径R1 m、圆心角等于143的竖直圆弧形光滑轨道，与斜面相切于B点，圆弧轨道
22、的最高点为M，斜面倾角37，t0时刻有一物块沿斜面上滑，其在斜面上运动的速度变化规律如图乙所示，若物块恰能到达M点，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：(计算结果可以保留根号)(1)物块经过M点的速度大小；(2)物块经过B点的速度大小；(3)物块与斜面间的动摩擦因数3. （5分）一质量m0.4 kg的滑块(可视为质点)静止于动摩擦因数0.1的水平轨道上的A点现对滑块施加一水平外力，使其向右运动，外力的功率恒为P10.0 W经过一段时间后撤去外力，滑块继续滑行至B点后水平飞出，恰好在C点沿切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧形轨道，轨道的最低点D处装有压力传感器，当
23、滑块到达传感器上方时，传感器的示数为25.6 N已知轨道AB的长度L2.0 m，半径OC和竖直方向的夹角37，圆形轨道的半径R0.5 m(空气阻力可忽略，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)，求：(1)滑块运动到C点时速度vC的大小；(2)B、C两点的高度差h及水平距离x；(3)水平外力作用在滑块上的时间t.4. （5分）如图半径为R的1/4圆弧支架竖直放置，支架底AB离地的距离为2R，圆弧边缘C处有一小定滑轮，一轻绳两端系着质量分别为m1与m2的物体，挂在定滑轮两边，且m1m2，开始时m1、m2均静止，m1、m2可视为质点，不计一切摩擦求：m1释放后经过圆弧最低点A时的速度。