【優(yōu)化方案】2020浙江高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 實(shí)驗(yàn)五探究功與速度變化的關(guān)系知能優(yōu)化演練 大綱人教版

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1、探究功與速度變化的關(guān)系 1.關(guān)于“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,下列敘述正確的是(  ) A.每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值 B.每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒(méi)有必要保持一致 C.放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平 D.先接通電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 解析:選D.本實(shí)驗(yàn)沒(méi)有必要測(cè)出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要測(cè)出以后每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足夠了,A錯(cuò);每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必須保持一致,只有這樣才能保證以后每次實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋做的功是第一次的整數(shù)倍,否則,功的數(shù)值難以測(cè)定,B錯(cuò);小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到阻力,只有使木板傾

2、斜到一定程度,才能減小誤差,C錯(cuò);實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)該先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作,然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出,D正確. 2.在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,每次選取紙帶后,我們應(yīng)選取紙帶上的哪些點(diǎn)來(lái)求小車的速度(  ) A.間距均勻的點(diǎn) B.間距不均勻的點(diǎn) C.間距均勻的與不均勻的都可 D.最好是間距均勻的,若紙帶上沒(méi)有間距均勻的,也可用間距不均勻的 解析:選A.橡皮筋完全恢復(fù)后不再有力對(duì)小車做功,小車做勻速運(yùn)動(dòng),紙帶上的點(diǎn)間距變的均勻,故A對(duì),B、C錯(cuò);若紙帶上沒(méi)有間距均勻的點(diǎn)說(shuō)明紙帶太短,橡皮筋還沒(méi)完全恢復(fù)原狀紙帶已完全通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,這種情況下應(yīng)選用更長(zhǎng)的紙帶,或者

3、是因?yàn)槟Σ亮](méi)被平衡掉,故D錯(cuò). 3.(2020年江蘇徐州調(diào)研)在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,若畫(huà)出W-v的圖象,應(yīng)為圖5-5-8中的哪個(gè)圖(  ) 圖5-5-8 解析:選B.通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,做的功W與小車速度v2成正比,故與v應(yīng)是二次函數(shù)關(guān)系,故B正確,A、C、D均錯(cuò). 4.在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到一條如圖5-5-9所示的紙帶,這條紙帶上的點(diǎn)兩端較密,中間稀疏,出現(xiàn)這種情況的原因可能是(  ) 圖5-5-9 A.電源的頻率不穩(wěn)定 B.木板傾斜的程度太大 C.沒(méi)有使木板傾斜或傾斜角太小 D.小車受到的阻力較大 解析:選CD.

4、可能是沒(méi)有平衡摩擦力或平衡不夠,故C、D正確. 5.(2020年富陽(yáng)二中檢測(cè))如圖5-5-10所示為在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一系列的點(diǎn),打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s,小車運(yùn)動(dòng)情況A、B之間可描述為_(kāi)_______________運(yùn)動(dòng),C、D之間可描述為_(kāi)_______________運(yùn)動(dòng).小車離開(kāi)橡皮筋后的速度為_(kāi)_______m/s. 圖5-5-10 解析:由A到B的點(diǎn)跡可以看出點(diǎn)的距離越來(lái)越大,因時(shí)間相同,可知A、B間小車做加速度逐漸減小的加速直線運(yùn)動(dòng),C、D間為勻速直線運(yùn)動(dòng), 小車離開(kāi)橡皮筋后的速度v== m/s=0.36

5、m/s. 答案:加速度逐漸減小的加速直線 勻速直線 0.36 6.科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開(kāi)科學(xué)探究,而科學(xué)探究可以分為理論探究和實(shí)驗(yàn)探究.下面我們追尋科學(xué)家的研究足跡用實(shí)驗(yàn)探究恒力做功和物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系. (1)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖5-5-11所示,該實(shí)驗(yàn)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,為此,實(shí)驗(yàn)時(shí)在安裝正確、操作規(guī)范的前提下(已平衡摩擦力)還需要滿足的條件是:________________________________________________________________________ ________. 圖5-5-11 (2)如圖5-5-12所示是某

6、次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,其中A、B、C、D、E、F是該同學(xué)確定的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T,距離如圖.則打C點(diǎn)時(shí)小車的速度為_(kāi)_______;要驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系,除位移、速度外,還要測(cè)出的物理量有________________________________. 圖5-5-12 解析:(1)只有鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力時(shí),才能近似認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力; (2)C點(diǎn)的速度等于BD段的平均速度,故vC=; 要驗(yàn)證合外力做的功和動(dòng)能變化間的關(guān)系,需要測(cè)出小車受到的拉力大小(鉤碼的重力)和小車位移(W=Fx),以及小車的質(zhì)量和速度(Ek=mv2),所

7、以還需要測(cè)出鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量. 答案:(1)鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力 (2) 鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量 7.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“功與速度變化的關(guān)系”,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖5-5-13所示的裝置,另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙.當(dāng)滑塊連接上紙帶,用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí),釋放小桶,滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài).若你是小組中的一位成員,要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn),則: 圖5-5-13 (1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有___________________________________________. (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊

8、受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是________________________,實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是________________________________. (3)在(2)的基礎(chǔ)上,某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M.往沙桶中裝入適量的細(xì)沙,用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m.讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn),測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1

9、測(cè)量滑塊質(zhì)量M及沙和沙桶的總質(zhì)量m必須用到天平,而根據(jù)紙帶測(cè)滑塊運(yùn)動(dòng)的位移和對(duì)應(yīng)速度要用到刻度尺. (2)平衡摩擦力以后,由牛頓第二定律可求出滑塊受到的合力F==,可見(jiàn)只有m?M時(shí),F(xiàn)才基本等于mg. (3)對(duì)滑塊來(lái)說(shuō),合外力的功W=mgL 此過(guò)程中動(dòng)能的增加量ΔEk=Mv-Mv 故最終要驗(yàn)證的“功與速度變化的關(guān)系”表達(dá)式為: mgL=Mv-Mv. 答案:(1)天平、刻度尺 (2)沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力 (3)mgL=Mv-Mv 8.(2020年湖北黃岡模擬)某實(shí)驗(yàn)小組采用圖5-5-14所示的裝置“探究功與速度變化的關(guān)系”,圖中小車中可放置砝碼.實(shí)驗(yàn)中,

10、小車碰到制動(dòng)裝置時(shí),鉤碼尚未到達(dá)地面.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz. 圖5-5-14 (1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下: ①在小車中放入砝碼,把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,連在小車后端,用細(xì)線連接小車和鉤碼; ②將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,________,________,小車拖動(dòng)紙帶,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn),________; ③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量,更換紙帶,重復(fù)②的操作. (2)圖5-5-15所示是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg,砝碼質(zhì)量為0.02 kg時(shí)得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離x及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v,請(qǐng)將

11、C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在下表中的相應(yīng)位置. 圖5-5-15 測(cè)量點(diǎn) x/cm v/(m·s-1) O 0.00 0.35 A 1.51 0.40 B 3.20 0.45 C ________ ________ D 7.15 0.54 E 9.41 0.60 (3)在小車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,對(duì)于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng),________做正功,________做負(fù)功. (4)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖5-5-16中的圖線(其中Δv2=v2-v),根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是___________________________________________

12、_____________________. 要驗(yàn)證“功與速度變化的關(guān)系”,還需測(cè)量的物理量是摩擦力和________. 圖5-5-16 解析:(1)為了使打第1點(diǎn)時(shí)速度為零,應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,再釋放小車.小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近的目的是充分利用紙帶,在紙帶上打出盡可能多的點(diǎn).在小車停止運(yùn)動(dòng)后,應(yīng)及時(shí)關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器停止工作. (2)對(duì)于C點(diǎn)到O點(diǎn)的距離xC,可由紙帶分析得出為6.08 cm-1.00 cm=5.08 cm.C點(diǎn)對(duì)應(yīng)小車的瞬時(shí)速度可用B、D兩點(diǎn)間的平均速度來(lái)求,即vC== cm/s≈49 cm/s≈0.49 m/s. (3)對(duì)于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng),有鉤碼的重力對(duì)系統(tǒng)做正功,系統(tǒng)所受的摩擦阻力對(duì)其做負(fù)功. (4)根據(jù)Δv2-x圖象為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線可得出Δv2∝x的結(jié)論.要驗(yàn)證動(dòng)能定理需明確合外力所做的功和物體(小車和砝碼)動(dòng)能的變化.合外力做功應(yīng)為W合=mgx-Ffx(其中Ff為小車受的摩擦力,x為小車的位移);而求物體(小車和砝碼)動(dòng)能的變化時(shí),還需測(cè)出小車的質(zhì)量. 答案:(1)②接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 釋放小車 關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 (2)5.05~5.10 0.48~0.50(答案在此范圍都對(duì)) (3)重力(鉤碼的重力) 摩擦力(阻力) (4)Δv2∝x(速度平方的變化與位移成正比) 小車的質(zhì)量

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