2022版高考物理一轮复习训练：第5章 实验5 探究动能定理

第五章 实验5

知识巩固练习

1．(2021届天津名校模拟)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、刻度尺、小车、钩码、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，还需要的一个实验器材是__________________．

(2)实验开始时，该同学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．该同学这样做的目的是________(填字母代号)．

A．避免小车在运动过程中发生抖动

B．使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰

C．保证小车最终能够实现匀速直线运动

D．在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力

(3)该同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，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】(1)天平　(2)D　(3)CD

2．(2021届湘潭质检)某学习小组利用如图所示的实验装置探究合外力与速度的关系．一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及动滑轮将滑块与弹簧测力计相连．实验中改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用速度传感器测出从同一位置P由静止开始释放的滑块经过速度传感器时的速度大小v，用天平测出滑块的质量m，用刻度尺测出P与速度传感器间的距离s，当地的重力加速度大小为g，滑轮的质量都很小．

(1)实验中钩码的质量______(填“需要”或“不需要”)远小于滑块的质量．

(2)根据实验数据作出v2－F图像，下列图像最符合实际情况的是______(填字母代号)．

(3)根据实验已测得数据及v2－F图像，________(填“能”或“不能”)测出滑块与长木板间的动摩擦因数．

【答案】(1)不需要　(2)B　(3)能

【解析】(1)实验中钩码的质量不需要远小于滑块的质量，因为滑块所受的拉力可由弹簧测力计直接测出．

(2)由Fs－μmgs＝mv2－0可得v2＝F－2μgs，当m、s、μ一定时，v2与F为线性关系，且v＝0时F＞0，B正确．

(3)由v2－F图像读出横轴截距b，则b＝μmg，得μ＝.

综合提升练习

3．(2021届潮州名校质检)某学习小组用图甲所示的实验装置探究“动能定理”．他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．

甲　　　　　　　　　　乙

(1)某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝__________mm.

(2)下列实验要求中不必要的一项是__________(请填写选项前对应的字母)．

A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

B．应使A位置与光电门B间的距离适当大些

C．应将气垫导轨调至水平　　　　　　　

D．应使细线与气垫导轨平行

(3)实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图像，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图像是______(请填写选项前对应的字母)．

A．t－F图像 B．t2－F图像

C．－F图像  D．－F2图像

【答案】(1)2.25　(2)A　(3)C

【解析】(1)由图知第5条刻度线与主尺上某刻度对齐，d＝2 mm＋5×0.05 mm＝2.25 mm.

(2)拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量无关，故选项A不必要；应使A位置与光电门B间的距离适当大些，有利于减少误差，故选项B是必要的；应将气垫导轨调节至水平，保持拉线方向与木板平面平行，这样拉力才等于合力，故选项C、D是必要的．本题选不必要的，故选A．

(3)根据牛顿第二定律得a＝，那么2＝，解得＝，所以研究滑块的动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出－F图像或作出t2－图像，故C正确．