【创新方案】2014年高考物理一轮复习实验五探究动能定理知能演练提升新人教版

1【创新方案】2014年高考物理一轮复习知能演练提升：实验五探究动能定理[教材实验·练基础]1．在用如图实－5－9所示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是()图实－5－9A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度解析：选AC实验采用通过增加橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的功成倍增加，故A正确，B错误；小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕的情形，故C正确，D错误。2．如图实－5－10所示，在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，关于橡皮筋做的功，下列说法中正确的是()图实－5－10A．橡皮筋做的功可以直接测量B．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C．橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D．把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍解析：选B橡皮筋做的功等于橡皮筋所释放的弹性势能，但无法直接测量，橡皮筋的条数成倍增加，弹性势能也会成倍增加，即做功成倍增加，但橡皮筋只是在释放弹性势能的一段时间内才做功，故A、C错，B对；橡皮筋的弹性势能与形变量的平方成正比，当拉伸为原来的两倍时，功变为原来的4倍，故D错。3．(2012·三门峡模拟)某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了如图实－5－11所示的实验装置。2图实－5－11(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)如图实－5－12所示，游标卡尺测得遮光条的宽度Δd＝________cm；实验时，将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸一定的距离，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Δt，则滑块最后匀速运动的速度表达式为________(用字母表示)。图实－5－12(3)逐根增加橡皮条，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____________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)检查导轨是否水平的方法：将滑块轻放在气垫导轨上，看其是否滑动(或将滑块轻放在气垫导轨上，轻推滑块看是否匀速)。(2)Δd＝5mm＋0.05mm×10＝5.50mm＝0.550cm滑块匀速运动的速度v＝ΔdΔt。(3)由动能定理可知，W＝12mv2，故画出的W－v2图象应是过坐标原点的一条倾斜直线。答案：(1)将滑块轻置于气垫导轨之上，看其是否滑动或将滑块轻置于气垫导轨之上，轻推滑块看是否匀速(其他方法正确同样得分)(2)0.550ΔdΔt(3)过坐标原点的一条倾斜直线4．在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材：A．电磁打点计时器；B.天平；C.秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、砝码盘；H.薄木板。(1)其中多余的器材是________；缺少的器材是________。3(2)测量时间的工具是________；测量质量的工具是________。(3)如图实－5－13所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力作用下做匀加速直线运动的纸带。测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T。请分析：利用这些数据能否验证动能定理？若不能，请说明理由；若能，请说出做法，并对这种做法做出评价。图实－5－13解析：(1)计算小车速度是利用打点的纸带，故不需要秒表；电磁打点计时器应使用低压交流电源，故多余的器材是C、E；测量点与点之间的距离要用毫米刻度尺，故缺少的器材是毫米刻度尺。(2)测量时间的工具是电磁打点计时器，测量质量的工具是天平。(3)能。从A到B的过程中，恒力做的功为WAB＝FxAB，物体动能的变化量为EkB－EkA＝12mv2B－12mv2A＝12m(xB2T)2－12m(xA2T)2＝12mx2B－x2A4T2，只要验证FxAB＝12mx2B－x2A4T2即可。优点：A、B两点的距离较远，测量时的相对误差较小；缺点：只进行了一次测量验证，说服力不强。答案：(1)C、E毫米刻度尺(2)电磁打点计时器天平(3)见解析[改进实验·练能力]1．某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验前，提出以下几种猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝v，…。他们的实验装置如图实－5－14甲所示，PQ为一块倾斜放置的木块，在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度)。在刚开始实验时，有位同学提出，不需要测出物体质量，只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了，大家经过讨论采纳了该同学的建议。图实－5－14(1)本实验中不需要测量物体质量的理由是什么？(2)让物体分别从不同高度无初速释放，测出物体从初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4…，读出物体每次通过速度传感器Q的速度v1、v2、v3、v4、…，并绘制了如图乙4所示的L－v图象。根据绘制出的L－v图象，若为了更直观地看出L和v的变化关系，他们下一步应该作出()A．L－v2图象B．L－v图象C．L－1v图象D．L－1v图象(3)本实验中，木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果？解析：(1)因为W＝ΔEk，而W＝mg(sinθ－μcosθ)L，ΔEk＝12mv2，等式两边都有m，所以探究W与v的关系可以不用测量质量m。(2)由于题图乙是关于“L－v”的图象，该图象为曲线，不便于直观地看出L和v的变化关系，所以，下一步应作出“L－v2”的图象，应选A。(3)在实验中，由于物体在斜面上运动时，所受的合力是确定的，即F合＝mg(sinθ－μcosθ)，所以摩擦力的大小不会影响L和v的关系。答案：(1)见解析(2)A(3)不会2．利用图实－5－15甲所示实验装置可粗略测量人吹气产生的压强。两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞一潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时棉球的静止位置与管口B的距离为x，落地点C与管口B的水平距离为l，然后多次改变x，测出对应的l，画出l2－x关系图线如图乙所示，并由此得出相应的斜率k。图实－5－15(1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出时速度v0＝________。(2)假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g、大气压强p0均为已知，利用图乙中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p＝________。(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦力，则(2)中得到的p与实际压强相比________(填：偏大、偏小)。解析：(1)l＝v0t，h＝12gt2，得v0＝lg2h。(2)(p－p0)Sx＝12mv205故l2＝p－p0Shmgx＝kx因而有：p＝p0＋kmg4Sh。(3)因没有考虑摩擦阻力的作用，求出的压强偏小。答案：(1)lg2h(2)p0＋kmg4Sh(3)偏小3.如图实－5－16所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。这时，橡皮筋对小车做的功记为W。当我们把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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。实验中小车每次获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出。图实－5－16(1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有__________________________________________________________________________________________________；(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是___________________；(3)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量；(4)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；数据物理量橡皮筋做的功10个间距的距离x(m)10个间距的时间T(s)小车获得的速度vn小车速度的平方v2n1W0.2000.220.2800.230.3000.240.4000.250.4500.26(5)从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn∝________，请你根据表中测定的数据在如图实－5－17所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性。图实－5－17(6)若在实验中你作出的图线与理论的推测不完全一致，你处理这种情况的做法是________________________________________________________________________。解析：(1)计算小车速度需要测量纸带上的点的距离，要用刻度尺。(2)要让小车在木板上匀速运动，因而木板要倾斜以平衡摩擦力。(3)小车匀速运动时，纸带上的点的间隔均匀。(4)橡皮筋每增加一条，对小车做的功就增加W。(5)纵坐标表示速度的平方，横坐标表示功，利用描点法描出各组数据对应的点，然后用平滑曲线连线作出v2n－Wn图象，如图所示。(6)分析误差来源，改进实验方案或测量手段，重新进行实验。答案：(1)刻度尺(2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(3)点距均匀(4)2W、3W、4W、5W(5)v2n图象见解析图(6)分析误差来源，改进实验方案或测量手段，重新进行实验