《2021年高考物理实验题型训练 《探究功与速度变化的关系》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021年高考物理实验题型训练 《探究功与速度变化的关系》（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 免费学习资料 https:/ 囊括小初高九大学科（知识点/练习题/模拟卷/真题卷/学霸笔记）实验：探究功与速度变化的关系针对训练 1某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。（1）若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_。（2）实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行他这样做的目的是下列的哪个_（填字母代号）。A避免小车在运动过程中发生抖动 B可使打点计时
2、器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力（3）平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数太少，难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：_。（4）他将钩码重力做的功当成细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的_（填字母代号）。 A在接通电源的同时释放了小车 B小车释放时离打点计时器太近 C阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉 D钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力【答案】
3、（1）带有砝码的天平（2）D（3）在小车上加适量的砝码（4）CD【解析】（1）实验需要测量小车的位移，所以需要刻度尺；另外需要表示小车动能的变化，所以需要测量小车的质量，因此需要带有砝码的天平。（2）实验中调节定滑轮高度，使细绳与木板平行，可在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车所受的合力，如果不平行，细绳的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，改变了摩擦力就不能使细绳拉力等于小车所受的合力，D项正确。（3）纸带上点数过少，说明小车的加速度较大，应适当减小加速度，因此需要在小车上加适量的砝码来达到增大质量、减小加速度的目的。（4）拉力做功大于小车动能的增量，原因可能是由于小车运动过程中受到的阻力没有被
4、完全平衡；另一个原因是钩码的重力做功，没有完全转化为小车的动能，钩码自身的动能也在增大，C、D项正确。2某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如表所示：G/N1.502.002.503.504.00F/N0.590.830.991.371.61如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静
5、止，测量重物P离地面的高度h；滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点（未与滑轮碰撞），测量C、D间的距离s。完成下列作图和填空：（1）根据表中数据在给定坐标纸上作出FG图线。（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_（保留两位有效数字）。 （3）滑块最大速度的大小v_（用h、s、和重力加速度g表示）。【答案】（1）见解析（2）0.40（0.380.42均正确）（3）【解析】（1）根据表中数据描点作出图象如图所示。（2）根据FG可知，图象的斜率表示滑块和木板间的动摩擦因数，由图可知动摩擦因数为0.40（0.380.42均正确）。（3）根据滑块在木板上滑动的总距离为s，由于重物P离地面的高
6、度为h，所以加速过程的距离也为h，在此后的过程中滑块在滑动摩擦力的作用下做匀减速运动，直到静止。根据运动学公式v2v2ax可得，v202g（sh），解得v。3如图甲所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验：（1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做_运动。（2）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图乙所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0.2 N，
7、小车的质量为0.2 kg。请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化Ek，补填表中空格（结果保留至小数点后第四位）。OBOCODOEOFW/J0.043 20.057 20.073 40.091 5Ek/J0.043 00.057 00.073 40.090 7分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内WEk，与理论推导结果一致。（3）实验前已测得托盘的质量为7.7103 kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_kg（g取9.8 m/s2，结果保留至小数点后第三位）。【答案】（1）匀速直线运动（2）0.111 5 J 0.110 5 J（3）0.015 kg【解析】（1）为保证拉力等于小
8、车受到的合力，需平衡摩擦力，即将长木板左端适当垫高，轻推小车，使小车做匀速直线运动。（2）拉力做的功为WFxOF0.2 N0.557 5 m0.111 5 J，F点的瞬时速度为vF1.051 m/s，故F点的动能为EkFmv0.21.0512 J0.110 5 J。（3）托盘和砝码整体受重力和拉力，从O到F过程运用动能定理有（mm0）gxOF（Mmm0）v，代入数据解得m0.015 kg。4（多选）用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是A为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B每次实验中橡皮筋的规格要相同，
9、拉伸的长度要一样C可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值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【答案】ABC【解析】当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，沿长木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在实验中可消除摩擦力的影响，A正确；由实验原理可知，每次实验橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样，B正确，实验是通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的，C正确；橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加，此动能应为小车获得的最大动能，所以用打点计时器打下的纸带测定的是小车的最大速度，D错误。5在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时，小车的质量为m，使用橡皮筋6根，每次增加
10、一根，实验中W、v、v2的数据已填在下面表格中。Wv/ms1v2/m2s200010.800.6421.101.2131.281.6441.532.3451.763.1061.893.57（1）试在图中作出相应关系图象。（2）从图象可以得出的实验结论是_。【答案】（1）见解析（2）Wv2【解析】（1）将表中的数据分别描在图甲、乙所示的两个坐标系中，然后在图甲中用平滑曲线连接，在图乙中用斜直线连接，并且使尽可能多的点分布在曲线上或对称分布在直线两侧，如图甲和乙所示。（2）从乙图看出Wv2。6某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图所示的实验。将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器
11、或打点计时器。先用手提着纸带，使重物靠近计时器静止。然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点。得到的纸带如图所示，O点为计时器打下的第1个点，该同学对数据进行了下列处理；取OAABBC，并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为vA0.12m/s，vB0.17m/s，vC0.21m/s。根据以上数据你能否大致判断Wv2?【答案】能【解析】设由O到A的过程中，重力对重物所做的功为W，那么由O到B过程中，重力对重物所做的功为2W。由O到C 过程中，重力对重物所做的功为3W。由计算可知，v1.44102m2/s2，v2.89102m2/s2，v4.41102m2/s2，
12、2，3，即v2v，v3v由以上数据可以判定Wv2是正确的，也可以根据Wv2的图线来判断（如图所示）。7某兴趣小组准备探究“合外力做功和物体速度变化的关系”，实验前组员们提出了以下几种猜想：Wv；Wv2；W。为了验证猜想，他们设计了如图甲所示的实验装置。PQ为一块倾斜放置的木板，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，小刚同学提出“不需要测出物体质量，只要测出物体初始位置到速度传感器的距离L和读出速度传感器的读数v就行了”，大家经过讨论采纳了小刚的建议。（1）请你说明小刚建议的理由： _。（2）让物体分别从不同高度无初速释放，测出物体初始位置到速度传感器的距离
13、L1、L2、L3、L4，读出物体每次通过Q点的速度v1、v2、v3、v4，并绘制了如图乙所示的Lv图像。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_。ALv2图像BL图像 CL图像 DL图像（3）实验中，木板与物体间摩擦力_（“会”或“不会”）影响探究的结果。【答案】（1）见解析（2）A（3）不会【解析】（1）若只有重力做功，则：mgLsin mv2，等号的两边都有m，可以约掉，故不需要测出物体的质量。若是重力和摩擦力做功，则：（mgsin mgcos ）Lmv2，等号的两边都有m，可以约掉，故不需要测出物体的质量。（2）采用表格方法记录数据，合理绘制的Lv图像是曲线，不能得出结论
14、Wv2。为了更直观地看出L和v的变化关系，应该绘制Lv2图像。故选A。（3）重力和摩擦力的总功W也与距离L成正比，因此不会影响探究的结果。8在“探究动能定理”的实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置，在水平气垫导轨上安装了两个光电门M、N，滑块上固定一遮光条，细线绕过定滑轮与滑块、力传感器相连，力传感器下方悬挂钩码，已知遮光条的宽度为d，滑块和遮光条的总质量为m。（1）接通气源，滑块从A位置由静止释放，读出遮光条通过光电门M、N的时间分别为t1、t2，力传感器的示数为F，改变钩码质量，重复上述实验。为探究在M、N间运动过程中细线拉力对滑块做的功W和滑块动量增量Ek的关系，还需要测量的物理量为_（写出名称及符号）；利用实验中直接测量的物理量表示需探究的关系式为_。（2）保持钩码的质量不变，改变光电门N的位置，重复实验，根据实验数据作出从M到N的过程中细线拉力对滑块做的功W与滑块到达N点时速度的二次方v2的关系图象，如图乙所示，则图线的斜
