2021高考物理一轮复习实验五探究动能定理题型突破练含解析

-1-实验五探究动能定理热点一教材原型实验【典例1】(2019·凉山模拟)某学习小组做探究功与速度变化的关系的实验如图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，橡皮筋对小车做的功记为W0。当用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(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致)，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器打在纸带上的点进行计算。(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和_________(选填“交流”或“直流”)电源。(2)实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，下面操作正确的是()A.放开小车，能够自由下滑即可B.放开小车，能够匀速下滑即可C.放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D.放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是()A.橡皮筋处于原长状态B.橡皮筋仍处于伸长状态(4)在正确操作的情况下，打在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(根据如图所示的纸带回答)。(5)(多选)若根据多次测量数据画出的W-v草图如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系做出的猜想肯定不正确的是_________。(填选项字母)-2-A.W∝B.W∝C.W∝v2D.W∝v3【解析】(1)打点计时器使用的是交流电源。(2)平衡摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器，放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可，D正确。(3)水平放置木板，放开小车后，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，B正确。(4)从纸带上看，纸带的GJ段打点比较均匀，所以应选用纸带的GJ段进行测量。(5)根据图象结合数学知识可知，该图象形式和y=xn(n=2，3，4)的形式相同，故A、B项错误，C、D项正确。答案：(1)交流(2)D(3)B(4)GJ(5)A、B热点二创新型实验【典例2】(2019·银川模拟)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来探究做功与物体动能变化的关系,当地重力加速度为g。(1)该小组成员用游标卡尺测得遮光条(如图乙所示)的宽度d=________cm,用天平测得滑块与遮光条的总质量为M、钩码的质量为m。(2)实验前需要调节气垫导轨使之水平,实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=1.2×10-2s,则滑块经过光电门时的瞬时速度v=__________m/s(结果保留两位有效数字)。-3-(3)在本次实验中为了确保细线拉力所做的功与钩码重力做的功近似相等,则滑块与遮光条的总质量M与钩码的质量m间应满足________,本实验中还需要测量的物理量是__(用文字说明并用相应的字母表示)。(4)本实验中可通过改变钩码的质量测得多组数据并作出-m图象来进行探究,则下列图象中符合真实实验情况的是________。【创新点分析】(1)用光电门测滑块的速度更准确。(2)在气垫导轨上不必再平衡滑块的摩擦力。【解析】(1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,所以遮光条的宽度为d=6mm+0.05mm×13=6.65mm=0.665cm。(2)滑块经过光电门的瞬时速度为:v==m/s≈0.55m/s。(3)令细线的拉力为T,则有T=Ma,mg-T=ma,解得T=Ma=,只有当M≫m时,T=mg,即当M≫m时细线拉力做的功与钩码重力所做的功近似相等,细线拉力做的功为W=mgs,即需要测量开始滑块静止时遮光条到光电门的距离s。(4)保持滑块与遮光条的总质量M不变,细线拉力做的功W=mgs,滑块与遮光条的动能改变量ΔEk=Mv2-0,由运动学公式得v2=2as,由牛顿第二定律得mg=Ma,又有v=,联立解得=m,,即-m图象为过原点的倾斜直线,但当钩码的质量不能远小于滑块与遮光条的总质量时,有=,两式相比可知,图象斜率会变小,故C正确。答案:(1)0.665(2)0.55(3)M≫m开始滑块静止时遮光条到光电门的距离s(4)C【创新角度】-4-