《2017年高考物理一轮复习专题24探究动能定理(测)(含解析)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017年高考物理一轮复习专题24探究动能定理(测)(含解析)（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题24探究动能定理（测）【满分：110分时间：90分钟】实验题（共10小题，每题11分）1.与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况时常用的计时仪器，如图甲所 示：a、b分别是光电门的激光发射器和接收装置。现利用如图乙所示的装置验证滑块所受外 力做功与其动能变化的关系。方法是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置的气垫 导轨上（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略），通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连接好1、2两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的时间分别为t t2。已知滑块（含遮光板）质量为 M钩码质量为 m两光电门间距为s、遮光
2、板宽度为 L、当地的重力加速度为 gW乙p;（1）用游标卡尺（20分度）测量遮光板宽度，刻度如图丙所示，读数为 mm（2）本实验想用钩码的重力表示滑块受到的合外力，为减小这种做法带来的误差，实验中需要满足的条件是 M m （填“远大于” “小于” “远小于”）（3）计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度的表达式为：v1=、v2=（用题中的字母表示）（4）本实验中，验证滑块运动的动能定理的表达式为（用题中所给字母表示）【答案】(1) 5.70mm (2)远大于(3) v1 , v2 LL- (4) - M (t22L)21 L、2-M ()mgs2 L【解析】（1）游标卡尺的读数为 L 5mm
3、0.0514mm 5.70mm（2）对整体有mg （M m）a ,对滑块有T Ma,联立可得T MaMmgM mmg m只有当M ? m时，T mg3 J无电门的宽麦很聋，所以通过无电门的平均逗度可近似认方罡雕寸速度，故有巧一重力皿为削刎 动就变化量为gMf3户好需鎏轲2 oZj 2 颉L M1 工-y-my=ngs m【名师点2 岫 2 此睛】（1、2）解决本题的关键掌握螺旋测微器和游标卡尺的读数方法，以及掌握用钩码重力表示小车所受合力的处理方法.（3、4）解决本题的关键知道极短时间内的平均速度可以表示瞬时速度，以及掌握该实验的原理，滑块的机械能守恒。2.某学习小组利用如图所示的装置验证动能
4、定理。.此i 电* I J 1/比i tfe.J 2一 拉力 DJm六龙条 不3怅% 05（1）安装好实验器材，要调节气垫导轨调至水平。操作应该是不挂祛码盘和细线，如果滑块 则气垫导轨调整至水平状态。（2）从装置图中读出两光电门中心之间的距离s=cmx通过下图游标卡尺测得挡光条的宽度d=mm（3）挡光条的宽度为 d,记录挡光条通过光电门 1和2所用的时间Ati和At 2,并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力 F,为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是；（4）实验所验证的动能定理的表达式（用（2） （3）中字母表示）（5）该实验是否需要满足祛码盘和祛码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总
5、质量？（填“是”或“否”）。【答案】（1）能在气垫导轨上静止或做匀速运动或滑块经过两个光电门的时间相等（2）50.00cm; 2.25mm, 一曰1 d 21 d 2（3）滑块、挡光条和拉力传感器的总质量m （4） Fs 2m（）2 1m（旦）2 （5）否2t22 tl【解析】（1）实验时要调整气垫导轨水平.不挂钩码和细线，接通气源，如果滑块能在气垫 导轨上静止或做匀速运动或滑块经两个光电门的时间相等，则表示气垫导轨调整至水平状态(2)光电门1的中心刻度为20.30cm,光电门2的中心刻度为70.30cm,所以光电门中心之1间的距离s=50.00cm ,游标卡尺的读数为 d 2mm 5mm 2
6、.25mm20(i新真骡立索妻融总后置，RT和工总世柔加拄力传惠器的总茜坦(4)拉力斯餐的功狗/二通社光电门1的速层为、=3.ilil光电门上的医宦向叫二二.桂酒 &iM堪的动曲化班配上=1(-1(y,他距加维j里可蹲器.4三产.而二 M 必 2 M2 M【名师点睛】(9四壁中由于已粒层传感器网携千皿大小.不是襁S号和珀明晶的中力1T力小车的拉力，然播 手盾晶年蹴宏码登的忌后法小T小不_ _ _先明确刻度尺的分度值，读数时注意估读一位；光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬 时速度，根据功能关系可以求出需要验证的关系式，进而得到还需要测量的物理量；该实验 中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故
7、不需要满足祛码和祛码盘的总质量远小于小车的 质重。3.气垫导轨是研究与运动有关的实验装置，也可以用来研究功能关系。如图甲所示，在气垫导轨的左端固定一轻质弹簧，轨道上有一滑块A紧靠弹簧但不连接，滑块的质量为ml(1)用游标卡尺测出滑块 A上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度 d =cm；(2)利用该装置研究弹簧对滑块做功的大小；某同学打开气源，调节装置，使滑块可以静止悬浮在导轨上，然后用力将滑块 A压紧到P点，释放后，滑块 A上的挡光片通过光电门的时 间为t ,则弹簧对滑块所做的功为。(用题中所给字母表示)(3)利用该装置测量滑块与导轨间的动摩擦因数；关闭气源，仍将滑块 A由P点释放，当光
8、电门到P点的距离为x时，测出滑块 A上的挡光片通过光电门的时间为t,移动光电门，测出多组数据(滑块都能通过光电门)，并绘出x :图像。如图丙所示，已知该图线斜率的绝对 t2值为k ,则滑块与导轨间的滑动摩擦因数为。(3)【答案】(1) 0.960 (2) m(-d-)2 2 td2gk【解析】(1)游标卡尺的读数为 dC_19mm 12 mm 9.60mm 0.960 cm20(2)由于光电门非常窄，所以通过光电门的平均速度近似等于瞬时速度，故通过光电门的速n1cl d度为V _d_ ,故根据动能定理可得弹簧对滑块所做的功为W 1mv2 0m 巴t22 t13；每;欠邰旬P释放，琼海双弹著弹性
9、势者抑相同，由肓遑转化才叼恒可mI1 _上J_ 1-m（-y -hpntgx,- - y +p = -_尘J，由于配=+.胡&242 q2S0一/1 看一玉 小产芾入可得；夕工工酶【名师点睛】游标卡尺的读数方法为： 先读主尺，在读游标尺，游标尺不能估读，那个对齐就读那个.由 滑块A上的挡光片通过光电门的时间可得此时滑块的平均速度，由于滑块此阶段做匀速运动， 故瞬时速度等于平均速度，由能量转化和守恒可得弹簧弹性势能.每次都有P释放，则每次弹簧弹性势能都相同，由能量转化和守恒可得结果。4.兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：用天平测出电动小车的质量为0.4 kg;将电动小车、纸带
10、和打点计时器按如图甲所示安装；接通打点计时器（其打点周期为0.02 S）；使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）。6.006.015.996.005.785.355.04 4.71 4.40 14.07图乙单位：cm在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示（纸带自左向右运动）请你分析纸带数据，回答下列问题：（1）该电动小车运动的最大速度为m/s;（2）该电动小车的额定功率为W【答案】（1） 1.5（2） 1.2t解析】UJ询电动小车运动的最穴速度为，尸皿一110fM13皿， J.潦用
11、他洋的赖定功率为：F=拈J ,岂机隼达最大速度时，帝引力与电7J相等，关闭发动机后小车做匀 取速亘然运动,可求出屈理时阴巾速度，过而求出阻力中卜年可遒工用后四段用透差法可求出加蛆度为 加i阻力为户3R.SK，代入P = r可去呦率为1名师点睛】机车启茕三八重要关系式门)无论哪种运仃过程，机率的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即配二品二月(式甲尸皿为最小(2)机车PV = FV m(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W= Pt。由动能定理：PtF阻l=AEko此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小。5.测量小物块 Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示.以恒定加速度启动的运
12、动过程中，匀加速过程结束时，功率最大，速度不是最大，即BCt B点相切，C点在水平地面的垂直投影为 C.重力加速度为g.实验步骤如下:AB是半径足够大的、 光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的 P板的上表面用天平称出物块Q的质量 用测量出轨道 AB的半径R BC的长度L和CC的高度h;将物块Q在A点由静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D;重复步骤，共做 10次;将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C的距离so(1)用实验中的测量量表示:(i)物块Q到达B点时的动能EkB=(五)物块Q到达C点时的动能Rc=;在物块 Q从B运动到C的过程中，物块 Q克服摩擦力做的功 Wf=(
13、iv)物块 Q与平板P之间的动摩擦因数 科二。(2)回答下列问题:(i )实验步骤的目的是(ii )已知实验测得的科值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是(写出一个可能的原因即可)222【答案】（1） mgRmgs-mgh mgLR4h4h L 4hL（2）是通过多次实验减小实验结果的误差；圆弧轨道存在摩擦，接缝B处不平滑等。解析X DAI乂到B,由动青笳理骞：= Sts - 0,则物块到边3时的动笔百加=甲4 ；意开C1后，物块敝平地运动，木平方向：* =痴，要亘方向；卅=；9%向快在C点的动能e由2到C讨悭申，中的航理得；W. -mv ）士端,克服壁揖力做驹 24/
14、tf 22功力二*碇一箸由吟=刖欣斓一需则口 =：-念.（2）实验步骤的目的，是通过多次实验减小实验结果的误差；实验测得的科值比实际值偏大，其原因除了实验中测量误差之外，其他的可能是圆弧轨道存在摩擦，接缝B处不平滑等.【名师点睛】本题属于多过程问题，要找出个过程之间相联系的物理量，前一过程的末态是下一过程的初态，从 A到B,物块沿曲面下滑，遵从机械能守恒（或动能定理），由B到C过程，利用动能定理，从 C点抛出到落地，用平抛运动规律求解。6.某同学用如图甲所示的装置测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数.实验过程如下：（1）用游标卡尺测量出固定于滑块上的遮光条的宽度d=.在桌面上合适位置固定好弹簧和
15、光电门，将光电门与数字计时器（图中未画出）连接.（2）用滑块把弹簧压缩到某一位置，测量出滑块到光电门的距离x.释放滑块，测出滑块上的遮光条通过光电门所用的时间t ,则此时滑块的速度 v=.（3）通过在滑块上增减祛码来改变滑块的质量m,仍用滑块将弹簧压缩到（2）中的位置，重复（2）的操作，得出一系列滑块质量m与它通过光电门时的速度 v的值.根据这些数值，作一 11出V2 一图象如图乙所本.已知当地的重力加速度为g.由图象可知，滑块与水平桌面之间m的动摩擦因数 科=.继续分析这个图象，还能求出的物理量是 【答案】(1) 5.70mm； (2) d/t(5.70/t); (3) b/ (2gx)、每次弹簧压缩时具有的弹性
