高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 微專題41 探究動(dòng)能定理

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探究動(dòng)能定理 考點(diǎn)及要求：(1)實(shí)驗(yàn)原理與操作；(2)數(shù)據(jù)處理與誤差分析． 1．在追尋科學(xué)家研究足跡的過程中，某同學(xué)為探究恒力做功和物體動(dòng)能變化間的關(guān)系，采用了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置． 圖1 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)用鉤碼的重力表示小車受到的合力，為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為應(yīng)該采取的措施是________(填選項(xiàng)前的字母)． A．保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 B．選取打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的第1點(diǎn)與第2點(diǎn)間的距離約為2 mm的紙帶來處理數(shù)據(jù) C．把長木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力 D．必須先接通電源再釋放小車 (2)如圖2所示是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是連續(xù)的六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已在圖中標(biāo)出，測出小車的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m.從打B點(diǎn)到打E點(diǎn)的過程中，合力對(duì)小車做的功是______________，小車動(dòng)能的增量是__________．(用題中和圖中的物理量符號(hào)表示) 圖2 2．某實(shí)驗(yàn)小組用圖3的實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系．鐵架臺(tái)豎直固定放置在水平桌面上，長木板一端放置在水平桌面邊緣P處，另一端放置在鐵架臺(tái)豎直鐵桿上，使長木板傾斜放置，長木板P處放置一光電門，用光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊通過光電門時(shí)的擋光時(shí)間． 圖3 實(shí)驗(yàn)步驟是： ①用游標(biāo)卡尺測出滑塊上擋光片的寬度L，用天平測量滑塊的質(zhì)量m. ②平衡摩擦力：以長木板放置在水平桌面上的P處為軸，調(diào)節(jié)長木板在鐵架臺(tái)上的放置位置，使滑塊恰好沿木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)．在鐵架臺(tái)豎直桿上記下此位置Q1，用刻度尺測出Q1到水平面的高度H. ③保持P點(diǎn)位置不變，長木板另一端放置在鐵架臺(tái)豎直桿Q2上．用刻度尺量出Q1、Q2的距離h1，將滑塊從Q2位置由靜止釋放，由光電門計(jì)時(shí)器讀出擋光片的擋光時(shí)間t1. ④保持P位置不變，重新調(diào)節(jié)長木板另一端在鐵架臺(tái)上放置的位置，重復(fù)步驟③數(shù)次． Ⅰ.滑塊沿長木板由Q2運(yùn)動(dòng)到P的過程中，用測量的物理量回答下列問題(重力加速度已知為g)： (1)滑塊通過光電門的速度v＝________ (2)滑塊的動(dòng)能變化量ΔEk＝________ (3)滑塊克服摩擦力做的功Wf＝________ (4)合力對(duì)滑塊做的功W合＝________ Ⅱ.某同學(xué)以長木板在鐵架臺(tái)豎直桿上的放置位置到Q1的距離(h)為橫坐標(biāo)，以滑塊的擋光片通過光電門的擋光時(shí)間的平方的倒數(shù)()為縱坐標(biāo)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)中描點(diǎn)畫出如圖4所示的直線，直線延長線沒有過坐標(biāo)原點(diǎn)，其原因主要是______________________． 圖4 圖5 3．探究力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示．實(shí)驗(yàn)過程中有平衡摩擦力的步驟，并且設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功以整數(shù)倍增大，即分別為W0、2W0、3W0、4W0… (1)實(shí)驗(yàn)中首先通過調(diào)整木板傾斜程度平衡摩擦力，目的是________(填寫字母代號(hào))． A．為了釋放小車后小車能做勻加速運(yùn)動(dòng) B．為了增大橡皮筋對(duì)小車的彈力 C．為了使橡皮筋對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功 D．為了使小車獲得較大的動(dòng)能 (2)圖6是在正確操作情況下打出的一條紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一部分，已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm＝________m/s(保留3位有效數(shù)字)． 圖6 (3)幾名同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中分別得到了若干組橡皮筋對(duì)小車做的功W與小車獲得的最大速度vm的數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)繪出了下列給出的四個(gè)圖像，你認(rèn)為其中正確的是________． 答案解析 1．(1)AC　(2)mgx　M()2－M()2 解析　(1)為使鉤碼的重力近似等于小車受到的合力，需要把長木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力，C項(xiàng)正確；同時(shí)保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，減小鉤碼失重帶來的誤差，A項(xiàng)正確；D項(xiàng)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)的正確做法，對(duì)減小本題中的實(shí)驗(yàn)誤差無影響，D錯(cuò)誤；B項(xiàng)為保證重物由零開始做自由落體運(yùn)動(dòng)的措施，B項(xiàng)錯(cuò)誤． 2．Ⅰ.(1)　(2)　(3)mgH　(4)mgh1 Ⅱ.平衡摩擦力的傾角過大 解析?、?(1)實(shí)驗(yàn)中用擋光片通過光電門的平均速度作為滑塊通過光電門的瞬時(shí)速度，即v＝.(2)滑塊的動(dòng)能變化量ΔEk＝mv2－0＝.(3)摩擦力被平衡時(shí)μ＝tan θ＝，x是P點(diǎn)到鐵架臺(tái)的水平距離．滑塊從Q2位置下滑時(shí)克服摩擦力做的功Wf＝μmgcos θ′＝mg(h1＋H)＝mgH.(4)合力對(duì)滑塊做的功W合＝WG－Wf＝mg(h1＋H)－mgH＝mgh1. Ⅱ.由于h＝0時(shí)摩擦力恰好被平衡，此時(shí)由靜止釋放的滑塊將保持靜止不動(dòng)；若h＝0時(shí)>0，則表明平衡摩擦力的傾角過大． 3．(1)C　(2)1.22　(3)D 解析　(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄亢贤饬ψ龉εc物體速度的關(guān)系，平衡摩擦力后，橡皮筋對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功． (2)由圖可知，小車先做加速度變化的加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)小車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車獲得的速度最大，即 vm＝ m/s＝1.22 m/s. (3)由W∝v，知D正確．