浙江专版2021年高考物理一轮复习实验五探究做功与物体速度变化的关系高效演练含解析

浙江专版2021年高考物理一轮复习实验五探究做功与物体速度变化的关系高效演练含解析

实验五 探究做功与物体速度变化的关系 ‎1.(2019·温州模拟)在“探究功与速度变化的关系”实验中,某同学设计了如图甲所示的实验方案:使小物块在橡皮筋的作用下沿水平桌面被弹出,第二次、第三次……操作时分别改用2根、3根、……同样的橡皮筋将小物块弹出,测出小物块被弹出时的速度,然后找到牵引力对小物块做的功与小物块速度的关系。‎ ‎(1)要测得小物块被弹出后的水平速度,需要测量哪些物理量(填正确答案标号,g已知)________。 ‎ A.小物块的质量m B.橡皮筋的原长x C.橡皮筋的伸长量Δx D.桌面到地面的高度h E.小物块抛出点到落地点的水平距离L ‎(2)根据实验数据作出W-v2的图象如图乙所示,图线不通过原点的原因是____________________。 ‎ ‎【解析】(1)小物块离开桌面后做平抛运动,竖直方向:h=gt2,水平方向:L=vt,联立解得:v=L,要测小物块被弹出后的水平速度,需要测量:桌面到地面的高度h,小物块抛出点到落地点的水平距离L,故选D、E。‎ ‎(2)小物块在桌面上运动时,弹力对小物块做正功,摩擦力对小物块做负功,由于小物块要克服摩擦力做功,则图象不过原点。‎ 答案:(1)D、E　(2)小物块要克服摩擦力做功 ‎2.(2019·绍兴模拟)如图所示是教材中做“探究橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验装置。‎ - 5 -‎ ‎(1)下列说法中正确的是________。 ‎ A.实验需要用到重锤 B.实验需要测量橡皮筋做功的具体值 C.实验需要平衡小车受到的摩擦力 D.实验中小车做匀加速直线运动 ‎(2)某一次实验时打出的纸带如图所示,图中每两个点之间还有4个点未画出,则小车在橡皮筋弹力做功后获得的速度为________m/s。(结果保留两位有效数字) ‎ ‎【解析】(1)A.在该实验中要求橡皮筋对小车所做功为合外力所做功,不需要重锤,故A不符合题意;‎ B.本实验中通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加,不需要测量橡皮筋做功具体值,故B不符合题意;‎ C.在该实验中要求橡皮筋对小车所做功为合外力所做功,因此为了减小实验误差,该实验需要平衡摩擦力,这点与验证牛顿第二定律类似,故C符合题意;‎ D.橡皮筋的弹力是变化的,所以小车做加速度减小的加速运动,故D不符合题意。‎ ‎(2)相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,由所打点可知,右侧各点之间距离基本相等,根据x=vt,因此小车最后获得的速度为:v==×10-2 m/s=0.19 m/s。‎ 答案:(1)C　(2)0.19‎ ‎3.(2019·金华模拟)用如图甲所示装置做“探究做功与物体速度变化的关系”实验。‎ ‎(1)除了图甲中已给出的实验器材外,还需要的测量器材是________(填字母); ‎ - 5 -‎ A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.弹簧测力计 ‎(2)实验前,要求通过调整长木板的倾角来平衡小车受到的摩擦力。可认为摩擦力已被平衡的方法是________(填字母); ‎ A.轻推小车后,小车运动越来越快 B.静止释放小车后,小车仍保持静止 C.静止释放小车后,小车运动越来越快 D.轻推小车后,拖着纸带的小车能缓慢持续下滑做匀速直线运动 ‎(3)有同学根据实验数据得到的图象如图乙所示,为了能更加直观地确定W与v之间的关系,应作出________图象(选填“W-”“W-v2”或“W-”)。 ‎ ‎【解析】(1)实验需要求出橡皮筋做功完毕时的小车的速度,需要用刻度尺测出纸带上两点间的距离,实验需要刻度尺,故选C。‎ ‎(2)实验前要平衡摩擦力,轻推小车后,拖着纸带的小车能缓慢持续下滑做匀速直线运动,则证明摩擦力已被平衡,故D正确。‎ ‎(3)由动能定理得:W=mv2,W与v2成正比,W-v2图象是直线,为方便实验数据处理,应作W-v2图象。‎ 答案:(1)C　(2)D　(3)W-v2‎ ‎4.用如图甲所示的实验装置完成“探究动能定理”实验。请补充完整下列实验步骤的相关内容: ‎ - 5 -‎ ‎(1)用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘的质量m0;用游标卡尺测量遮光片的宽度d,游标卡尺的示数如图乙所示,其读数为________cm;按图甲所示安装好实验装置,用米尺测量两光电门之间的距离s。 ‎ ‎(2)在砝码盘中放入适量砝码;适当调节长木板的倾角,直到轻推小车,遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等。‎ ‎(3)取下细线和砝码盘,记下________(填写相应物理量及其符号)。 ‎ ‎(4)让小车从靠近滑轮处由静止释放,用数字毫秒计时器分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB。‎ ‎(5)步骤(4)中,小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W合=________,小车动能变化量ΔEk=________(用上述步骤中的物理量表示,重力加速度为g),比较W合和ΔEk的值,找出两者之间的关系。 ‎ ‎(6)重新挂上细线和砝码盘,改变砝码盘中砝码质量,重复(2)～(5)步骤。‎ ‎(7)本实验中,以下操作或要求是为了减小实验误差的是________。 ‎ A.尽量减小两光电门间的距离s B.调整滑轮,使细线与长木板平行 C.砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 ‎【解析】(1)由于游标卡尺是20分度,所测遮光片的宽度应是主尺读数与游标尺两读数之和,即5 mm+4×0.05 mm=5.20 mm=0.520 cm。‎ ‎(3)在砝码盘中放入适量砝码,适当调节长木板的倾角,直到轻推小车,遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等,这一步的目的是使取下细线和砝码盘后小车运动所受合外力等于砝码和砝码盘的重力(m+m0)g,所以当取下细线和砝码盘时,记下砝码盘中砝码的质量m。‎ - 5 -‎ ‎(5)小车从光电门A下滑至光电门B过程中合外力做的总功W合=(m+m0)gs,小车动能变化量ΔEk=M-M,比较W合和ΔEk的值,找出两者之间的关系。‎ ‎(7)尽量减小两光电门间的距离s,会增大误差,选项A错误;调整滑轮,使细线与长木板平行,这样细线拉力等于小车做加速运动时受到的合外力,有利于减小误差,选项B正确;本实验没有用砝码和砝码盘的重力代替细线的拉力,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量,选项C错误。‎ 答案:(1)0.520　(3)砝码盘中砝码的质量m ‎(5)(m+m0)gs　M-M ‎(7)B - 5 -‎