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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)5 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系隨堂訓(xùn)練（含解析） 1．用如圖8所示的裝置做“探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的是__________． 圖8 A．為了平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高，使小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶自由下滑時(shí)能保持勻速運(yùn)動 B．每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣 C．可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值 D．可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值 E．實(shí)驗(yàn)中要先釋放小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 F．通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度 G．通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度 【答案】ABCF 【解析】當(dāng)小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶做勻速運(yùn)動時(shí)，沿長木板方向的重力的分力等于摩擦力，即在實(shí)驗(yàn)中可消除摩擦力的影響，A正確；由實(shí)驗(yàn)原理可知，B、C正確，D錯(cuò)誤；使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)都必須先接通電源再釋放小車，E錯(cuò)誤；橡皮筋拉力做的總功等于小車動能的增加，此動能應(yīng)為小車獲得的最大動能，所以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶測定的是小車的最大速度，F(xiàn)正確，G錯(cuò)誤． 2．探究力對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9所示，實(shí)驗(yàn)主要過程如下： 圖9 (1)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W,2W,3W，…； (2)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，求出小車的速度v1，v2，v3，…； (3)作出W－v草圖； (4)分析W－v圖象．如果是一條直線，表明W∝v；如果不是直線，可考慮是否存在W∝v2，W∝v3，W∝等關(guān)系． 以下關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法中有一項(xiàng)不正確，它是________． A．本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W,2W,3W，….所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長度保持一致．當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對小車做的功為W，用2條、3條、…橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、…實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對小車做的功分別是2W,3W，… B．小車運(yùn)動中會受到阻力，補(bǔ)償?shù)姆椒梢允鼓景暹m當(dāng)傾斜 C．某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏．出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小 D．根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn)，求小車獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來進(jìn)行計(jì)算 【答案】D 【解析】由于選用同樣的橡皮筋，并且每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度相同，因此每條橡皮筋對小車做的功都相同，故A正確；小車在運(yùn)動中受到的阻力，采取平衡摩擦力的方法補(bǔ)償，讓木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)抬高，使重力的下滑分力與摩擦力平衡，故B正確；紙帶上的點(diǎn)兩端密、中間疏，說明小車先在橡皮筋拉力作用下加速，后在阻力作用下減速，故C正確；由于橡皮筋松弛后，小車做勻速運(yùn)動，此時(shí)的速度是橡皮筋對小車做功后的最大速度，故求速度應(yīng)該用做勻速運(yùn)動的那一段的數(shù)據(jù)，而不應(yīng)該使用從第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的數(shù)據(jù)來計(jì)算，故D錯(cuò)誤． 3．(xx江門調(diào)研)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖10所示的裝置做“探究做功和物體動能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，圖中桌面水平，小車可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中小車碰到制動裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面． 圖10 (1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下： a．在小車上放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)繩連接小車和鉤碼； b．將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，________，________小車拖動紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn)，斷開開關(guān)； c．改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)第二步的操作． (2)如圖11所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A，B，C，D，E，F(xiàn)是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)算點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，則打C點(diǎn)時(shí)小車的速度為______________． 要驗(yàn)證合外力做的功與動能變化的關(guān)系，除鉤碼和砝碼的質(zhì)量、位移、速度外，還要測出的物理量有：__________________________________________________________. 圖11 (3)某同學(xué)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該采取的兩項(xiàng)措施是：a.____________________________________ ____； b．________________________________________________________________________. (4)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖12中的圖線(其中Δv2＝v2－v)，根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是________________________________________________________________________． 圖12 【答案】(1)接通電源　釋放小車　(2)　小車的質(zhì)量 (3)平衡摩擦力　使鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總重力 (4)合外力做的功等于物體動能的變化量 【解析】(1)先接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，再釋放小車．(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中某段時(shí)間的平均速度等于該段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，有vC＝BD＝；根據(jù)動能定理可知，還需測定小車的質(zhì)量．(3)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力需要平衡摩擦力和使鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總重力． 4．某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“外力做功與物體動能變化的關(guān)系”．如圖13所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大?。谒阶烂嫔舷嗑?0.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車通過A、B時(shí)的速度大?。≤囍锌梢苑胖庙来a． 圖13 (1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： ①測量__________和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路． ②將小車停在C點(diǎn)，__________，小車在細(xì)線拉動下運(yùn)動，記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度． ③在小車中增加砝碼，或____________，重復(fù)②的操作． (2)表格中是他們測得的幾組數(shù)據(jù)，其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和，|v－v| 是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動能變化量ΔE，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功．表格中ΔE3＝______，W3＝__________.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 數(shù)據(jù)記錄表 次數(shù) M/kg |v－v|/(m2s－2) ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.220 W3 4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21 5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43 (3)根據(jù)表格，請?jiān)趫D14中的方格紙上作出ΔE－W圖線． 圖14 【答案】(1)①小車、砝碼　 ②釋放小車?、蹨p少砝碼 (2)0.600　0.610　(3)如圖所示 【解析】(1)①在實(shí)驗(yàn)過程中拉力對小車、砝碼和傳感器做功使小車和傳感器的動能增加，所以需要測量小車和傳感器的總質(zhì)量；②釋放小車；③通過控制變量法只改變小車的質(zhì)量或只改變拉力的大小得出不同的數(shù)據(jù)． (2)通過拉力傳感器的示數(shù)和AB的長度s，用W＝Fs可計(jì)算拉力做的功． (3)利用圖象法處理數(shù)據(jù)，由動能定理 W＝m(v－v)可知W與ΔE成正比，作圖可用描點(diǎn)法．