1、考点5 实验:探究动能定理1.2019北京通州区二模,6分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.(1)下列叙述正确的是.A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C.放小车的长木板应该尽量水平D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出(2)实验中,某同学得到了一条如图乙所示的纸带.这条纸带上的点迹间距并不均匀,下列说法正确的是.A.纸带的左端与小车相连B.纸带的右端与小车相连C.利用E、F、G、H、I、J这些点之间的距离来确定小车的速度D.利用A、B、C、D这些点之间的距离来确定小车的速度(3)实验中长木板略微倾斜,这样
2、做.A.是为了释放小车后,小车能匀加速下滑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(4)如图丙所示是根据多次测量的数据画出的W-v图象,符合实际的是.2.2019福建龙岩二模,6分如图甲所示是探究“恒力做功与物体动能改变的关系”的实验装置,主要实验步骤如下:用天平测出滑块(含滑轮)质量M=240 g,并安装好实验装置; 适当垫高长木板不带滑轮的一端,滑块不挂轻绳,挂上纸带,轻推滑块使滑块沿长木板匀速运动;轻绳通过长木板末端的滑轮和滑块上的滑轮,一端挂在拉力传感器上,另一端挂质量为m=100 g的钩码,绕过两滑轮的轻绳与长木板平
3、行;接通打点计时器电源,释放滑块,打出一条点迹清晰的纸带,如图乙所示,相邻计数点的时间间隔为0.1 s,并记录拉力传感器示数F=0.39 N.回答下列问题:(1)从打点计时器打出B点到打出D点的过程中,合力对滑块(含滑轮)所做的功W=J,滑块(含滑轮)动能的增量Ek=J.(计算结果均保留2位有效数字)(2)多次实验发现合力对滑块(含滑轮)所做的功W总略大于滑块(含滑轮)动能的增量Ek,可能的原因是(填选项前面字母).A.没有满足滑块(含滑轮)质量远大于钩码质量B.平衡摩擦力过度C.滑轮摩擦影响(3)写出一种利用该实验装置还可以完成的物理实验:.3.2019河北衡水中学模拟,5分某实验小组用图甲
4、所示实验装置探究合力做功与动能变化的关系.铁架台竖直固定放置在水平桌面上,将长木板倾斜放置,一端P固定在水平桌面边缘处,另一端放置在铁架台的铁杆上,忽略长木板厚度,P处放置一光电门计时器.实验步骤如下:用游标卡尺测出滑块的挡光片宽度l,用天平测出含挡光片的滑块的质量m;以长木板放置在水平桌面上的一端为轴,调节长木板在铁架台上的放置位置,使滑块恰好沿长木板向下做匀速运动.在铁架台竖直杆上记下此位置Q1,用刻度尺测出Q1到水平桌面的高度H;保持长木板P端与桌面接触位置不变,长木板另一端放置在铁架台竖直杆Q2位置处.用刻度尺量出Q1、Q2的距离h1,将滑块从Q2位置由静止释放,由光电门计时器读出滑块
5、的挡光时间t1;保持长木板P端与桌面接触位置不变,重新调节长木板另一端在铁架台上的放置位置,重复步骤数次.(1)滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中,用测量的物理量表示下列物理量(已知重力加速度为g):滑块动能的变化量Ek=,滑块克服摩擦力做的功Wf=,合力对滑块做的功W合=.(2)某学生以长木板在铁架台竖直杆上的放置位置到Q1的距离h为横坐标,以滑块通过光电门的挡光时间的平方的倒数1t2为纵坐标,根据测量数据画出如图乙所示图线,若图线过原点,且图线斜率k=,则能证明合外力做的功等于滑块动能增量.考点5实验:探究动能定理1.(1)D(1分)(2)BD(2分)(3)CD(2分)(4)C(1分)解析
6、:(1)橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足W=12mv2的关系,所以当小车质量一定时,W与v2成正比,故只需要看每次实验的W与v2是否成正比即可,A项错误;实验中改变橡皮筋弹力做功时,为了能定量,可将不同条数的橡皮筋拉到相同的长度,这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系,B项错误;开始实验前需要通过倾斜长木板来平衡摩擦力,C项错误;要想利用打点计时器得到打点纸带,操作时应先接通电源,再让纸带运动,D项正确.(2)纸带右端密集,故纸带的右端是与小车相连的,要测量小车最大速度,应该选用纸带上点迹间距分布均匀的部分,即应选用纸带的A到D部分进行测量,故B、D正确,A、C错误.(3)使木板倾斜,是为了
7、小车受到的摩擦力与小车所受重力沿木板斜面的分力大小相等,在不施加外力时,小车在沿斜面方向上受到的合力为零,小车可以在斜面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弹力,橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功,故A、B项错误,C、D项正确.(4)实验研究发现,W与v2成正比,故W与v的图象应该是向上弯曲的曲线,C正确.2.(1)0.14(1分)0.13(1分)(2)C(2分)(3)研究匀变速直线运动规律;探究加速度与合外力的关系;探究加速度与质量的关系;测量滑块与长木板间的动摩擦因数.(写出一种即可)(2分)解析:(1)由题图乙知,合外力对滑块(含滑轮)做的功为W=
8、2FxBD=0.14 J,根据匀变速直线运动的规律可得vB=xAC2t=0.6 m/s,vD=xCE2t=1.2 m/s,所以滑块(含滑轮)动能的增量Ek=12MvD2-12MvB2=0.13 J.(2)因有拉力传感器测量绳上的拉力,故不需要满足滑块(含滑轮)质量远大于钩码质量,A项错误;若平衡摩擦力过度,会有重力做正功,滑块(含滑轮)动能的增量应大于合外力做的功,B项错误;滑轮有摩擦,需要克服摩擦力做功,有一部分能量转化为内能,所以滑块(含滑轮)动能的增量略小于合外力做的功,C项正确.(3)有打点计时器、纸带,可研究匀变速直线运动的规律;也可测量滑块与长木板间的动摩擦因数;加速度、质量、合外
9、力均可知,故也可以研究加速度与质量、合外力的关系.3.(1)ml22t12(1分)mgH(1分)mgh1(1分)(2)2gl2(2分)解析:(1)由于挡光片宽度很小,可近似认为滑块通过光电门的速度v=lt1,滑块(含挡光片)动能的变化量Ek=12mv2-0=ml22t12.滑块从Q1释放匀速下滑时,设长木板的倾角为,Q1P长度为L,P到铁架台竖直杆的距离为x,由动能定理有mgH-mgLcos =0,且Lcos =x,得mgx=mgH;滑块从Q2释放时,设长木板的倾角为,Q2P长度为L,则滑块克服摩擦力做的功为Wf=mgLcos ,且Lcos =x,故Wf=mgH.合力做的功W合=mg(H+h1)-Wf=mgh1.(2)由动能定理有W合=Ek,即mgh=ml22t2,整理得1t2=2gl2h,故图线斜率k=2gl2.