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1、2013年高考物理 实验精选百题解析 专题05 探究动能定理1.（2013广州市三模）1,3,5某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了如图所示的一套装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、小木块、细沙当连上纸带，释放沙桶时，滑块处于静止要完成该实验，你认为：还需要的实验器材有 实验时首先要做的步骤是 ，为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是 在上述的基础上，某同学测得滑块的质量M往沙桶中装入适量的细沙，测得此时沙和沙桶的总质量m接通电源，释放沙桶，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两
2、点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1v2）则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示）2.（6分）（2013湖北模拟）如图所示，是小王同学做“探究做功与速度变化的关系”的实验装置。AB是下端安装有光电门的斜面，斜面AB上钉了一刻度尺，刻度起点0正好在光电门处，当光电门中有物体通过时，与之连接的数字计时器（图中未画出）能够显示挡光条的挡光时间。实验中，将AB放在水平桌面上，A端用物块垫高，将滑块在斜面上由静止释放，由数字计时器记录挡光时间。用游标卡尺测量挡光条宽度如图，其读数为_cm；将挡光条粘在滑块上，让滑块从斜面某处由静止滑下，滑块通过光电门时，数字计时器显示挡光时
3、间为2.0103s，则小滑块的速度为_m/s。要研究“功与速度变化的关系”只要研究每次从静止下滑时的长度与到达光电门的速度的关系即可，这是因为_。重复上面的，并记下滑块每次下滑时对应的刻度尺上的刻度值L（即滑块与光电门的距离），根据每次的速度v及L作出了v与L关系的图像下列正确的是_。答案0.460（2分）2.3（1分）W=FL，物块受到的合力F不变（物块受到的合力F不变、受的各力不变或加速度不变均对）（2分）C（1分）解析：由动能定理，FL=mv2，v2=2F/mL，关系的图像下列正确的是C。3（8分）(2013天津市和平区二模)某学习小组用如图甲所示的实验装置探究动能定理，已知小车的质量为
4、M,沙和小桶的总质量为m，实验中小桶未到达地面，要完成该实验，请回答下列问题： 实验时为保证小车受到的拉力大小与沙和小桶的总重力大小近似相等，沙和小桶的总质量远小于滑块质量，实验时为保证小车受到的细线拉力等于小车所受的合外力，需要的操作是_。在满足第问的条件下，若通过实验得到纸带如图乙所示，A、B、C、D、E为计数点，相邻两点间的时间间隔为T当地重力加速度为g，相邻计数点间的距离，其中B点和D点对应时刻小车的瞬时速度用和表示，则=_.小车的运动中对应纸带打B、D两点间的过程，动能变化量表达式_（用M，和表示）；小车合外力的功表达式W=_。在多组实验数据基础上，分析小车合外力的功与动能变化量的关
5、系为W=。4(13分)(1)（2013山东省泰安市二模）某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究恒力对小车做功与小车动能改变的关系”实验，在实验中，该小组同学进行了平衡摩擦力后，把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力。除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有_。如图为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究“恒力对小车做功与小车动能改变的关系”。已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g。图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m，M远大于m。用题中给出的字母，恒力对小车做的功可表示为_，小车动能的改变量可表示为_，只要推导出二者在误差范围内
6、相等即可得出结论。答案：刻度尺 天平 mgx 解析：需要刻度尺测量纸带上点迹之间的距离，需要天平测量砂和砂桶的总质量。 5（18分）（2013北京市海淀区质检）甲、乙两个实验小组采用了不同的方法“探究动能定理”。（1）甲实验小组利用如图8甲所示的实验装置，探究外力对滑块做功与滑块动能变化的关系。实验前需要调整气垫导轨底座使之水平。气源供气后，利用现有器材如何判断导轨是否水平？ 答： 。如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d= cm；实验时将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t=0.62410-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为 m/s(保留三位有效数字)在
7、本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、 和 。（文字说明并用相应的字母表示）本实验中，外力对滑块做功W的表达式为 ，滑块（和遮光条）动能变化量EK2-EK1 的表达式为 。通过几次实验，若两者在误差允许的范围内相等，从而说明合外力对滑块做功等于滑块动能变化量。本实验中产生系统误差的主要因素是：_。（2）乙实验小组用图9提供的实验器材进行实验：图9在“探究动能定理”的实验中，需要用电磁打点计时器记录小车带动纸带运动情况，如图9所示。给电磁打点计时器提供的电源是 （选填序号）A4节干电池 B3节蓄电池C学生电源4 V6 V，交流输出 D学生电源4 V6 V，直流输出实验步骤如下：将打点计时
8、器固定在长木板上，纸带连接在小车上并穿过打点计时器的限位孔；平衡摩擦力，在长木板的左端下面垫上木块反复移动木块的位置直到小车在斜面上保持匀速直线运动状态。将一根橡皮筋按图7方式连接在小车上，调整小车位置，在弹性限度内使橡皮筋的形变大一些，记下小车开始运动时的位置。接通打点计时器的电源，待打点声音平稳后释放小车，得到一条打了一系列印痕的纸带，在纸带上标明所对应的橡皮筋条数。测出纸带上打点均匀部分的最大点间距，并求出最大间隔对应的平均速度，这就是小车的最大速度vm。改变橡皮筋的条数，重复上述实验。把橡皮筋条数n和对应的最大速度的平方vm2记录在表格内。实验次数123456橡皮筋条数123456小车
9、最大速度的平方vm2/m2s-2vm12vm22vm32vm42vm52vm62根据以上实验步骤回答下列问题：a采用平衡摩擦力的方法可使小车做匀速直线运动，简要说明判断小车做匀速直线运动比较精确的方法。答： 。b实验步骤，“改变橡皮筋的条数，重复上述实验”中，各个橡皮筋是以串联方式还是并联方式接在小车上？答： 。c在上述实验中，每一次实验，不同数量的橡皮筋对小车做功的大小不能直接测量，需要转化成另一个量表示。请你说明不同数量的橡皮筋对小车做功的大小用什么量表示？在用此量表示时，需要注意什么？答： 。d采用什么方法寻找橡皮筋对小车做功与小车动能变化的关系？答： 。 重力大于钩码对滑块的拉力、滑轮
10、的轴受到的阻力等原因，使功的测量值偏大。1分（2）C 2分 a小车拖动纸袋运动，测量打点计时器在纸袋上打出的每两点间的间隔是否相等，若相等，说明小车做匀速直线运动。1分 b并联1分 c用并联橡皮筋条数n表示橡皮筋对小车做功的多少。需要注意的是，每次实验，小车都应该从同一位置释放。2分d验算每一次实验小车最大速度vm的平方与该次实验橡皮筋的条数n之比是否为相等。若各次的比值在误差允许范围内相等，说明小车的动能变化量与拉力对小车做的功成正比。3分或：以橡皮筋条数n为坐标系的横轴、vm2为纵轴，建立坐标系，根据测量的数据在坐标系上描出相应的数据点，将这些点连接，若是通过原点的一条直线，就说明小车的动
11、能变化量与拉力对小车做的功成正比。6.（2013年3月河南省洛阳市二模）某同学利用如图甲所示的装置验证动能定理。固定并调整斜槽，使它的末端O点的切线水平，在水平地面上依次铺好木板、白纸、复写纸。将小球从斜槽上不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽低端时下落的高度H，并根据落点位置测量出小球平抛的水平位移x，改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下：高度H（h为单位长度）h2h3h4h5h6h7h8h9h水平位移x（cm）5.59.111.714.215.917.619.020.621.7(1)斜槽倾角为，小球与斜槽之间的动摩擦因数为，斜槽底端离地的高度为y，不计小球与水平槽之间
12、的摩擦，若小球从斜槽上滑下的过程动能定理成立，则应满足的关系式是 。（2）以H为横坐标，以 为纵坐标，在坐标纸上描点作图，如图乙所示。（3）由第（1）（2）问，可以得出结论： 。（4）受该实验方案的启发，另一同学改用图丙的装置实验。他将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置。仍将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并测量小球击中木板对平抛下落的高度d，当他以H为横坐标，以 为纵坐标，描点作图，使之仍为一条倾斜的直线，也达到了同样的目的。（3）由第（1）（2）问和如图乙所示的线性关系图线，可以得出结论：在实验误差允许范围内，小球运动到斜槽底端的过程中，合力对小球所
13、做的功等于小球动能的增量。（4）另一同学改用图丙的装置实验，mgH-mgcosH/sin=mv2；x=vt，d=gt2，联立解得1/d=(1-)H。当他以H为横坐标，以1/d为纵坐标，描点作图，使之仍为一条倾斜的直线。7（2013山东省日照市一模）某同学在研究“对不同物体做相同功情况下，物体质量与速度的关系”时，提出了以下四种猜想：A BC D.为验证猜想的正确性，该同学用如图所示的装置进行实验：将长木板平放在水平桌面上，木块固定在长木板一端，打点计时器固定在木块上，木块右侧固定一轻弹簧，用连接纸带的小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放，打点计时器在纸带上打下一系列点，选取点迹均匀的一部分纸
14、带，计算出小车匀速运动的速度，测出小车的质量；然后在小车上加砝码，再次压缩弹簧至木板虚线处由静止释放小车，计算出小车和砝码匀速运动的速度，测出小车和砝码的总质量：再在小车上加砝码，重复以上操作，分别测出、。每次实验中，都将小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放，目的是_；若要消除每次实验中小车和纸带受到的阻力对小车运动的影响，应进行的实验操作是_。某次实验采集的五组数据如下表：由表格数据直观判断，明显不正确的两个猜想是A、B、C、D中的_；若对某个猜想进行数据处理并作图，画出了如图所示的图象，则图中的横坐标应是_。答案：小车获得相同的动能（弹簧对小车做功相同）（1分）；垫高木板固定打点计时器的
15、一端，使小车连同纸带一起在木板上匀速运动（平衡摩擦力）（1分）21题甲图8(10分) (2013浙江省海宁市质检)在“探究功与速度变化的关系”的实验中：（1）利用甲图装置，小车在橡皮筋的作用下运动，下列4条纸带中最符合实验要求的是 。ABDC22题乙图（2）某同学对该实验进行了更改，如乙图，把橡皮筋的固定点改为A点，操作如下:a、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器,将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后小车 。b、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，释放小车。c、用2
16、条、3 条、4 条、5 条、6 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验。d、在上述实验中打出的5 条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 、v6 。0v 2/(m2s-2)W/W0相关数据见下表实验次数条数速度m/s速度平方m2/s2111.281.64221.753.06332.104.41442.265.11552.687.18662.968.76请把操作步骤a补充完整。0v2/(m2s-2)W/W0J1.06.07.05.04.03.02.09.08.0123456用W0表示一条橡皮筋做的功，请在坐标纸上画W v2图象。
17、根据你画的W v2图象，你认为该同学第 次实验操作出现了问题，问题在于该次实验时小车释放的位置距离较 （填“远”或“近”）答案：（每空2分，共10分）（1）B （2）做匀速直线运动如右图4、近9（2013浙江省金华十校联考）如图所示是小徐同学做“探究做功与速度变化的关系”的实验装置。他将光电门固定在直轨道上的O点，用同一重物通过细线拉同一小车，每次小车都从不同位置由静止释放，各位置A、B、C、D、E、F、G（图中只标出了O、G）离O点的距离d分别为8cm、16cm、24cm、32cm、40cm、48cm，56cm。 （1）该实验是否需要测量重物的重力。 （填“需要”或“不需要”）； （2）该实验是否必须平衡摩擦力？ （填“是”或“否”）； （3）为了探究做功与速度变化的规律，依次得到的实验数据记录如下表所示。请选取其中最合适的两行数据在答题卷的方格纸内描点作图。 （4）从图像得到的直接结论是 ，从而间接得到做功与物体速度变化的规律是 。12