1、1 2020 届一轮复习人教版 探究动能定理 课时作业 基础训练 1. (2018 河 南 十 所 名 校 测 试 )某 实 验 小 组 用 如 图 所 示 装 置 “探 究 功与物体速度变化的关系” (1)为平衡小车运动过程中受到的阻力，应该采用下面所述方法 中的 (填入选项前的字母 代号 ) A逐步调节木板的倾斜程度，让小车能够自由下滑 B逐步调节木板的倾斜程度，让小车 在橡皮筋作用下开始运动C 逐 步 调 节 木 板 的 倾 斜 程 度 ， 给 小 车 一 初 速 度 ， 让 拖 着 纸 带 的 小车匀速下滑 D逐步调节木板的倾斜程度，让其拖着纸带自由下滑 (2)如图所示是该实验小组在实
2、验过程中打出的一条纸带，已知 打点计时器连接的电源的频率为 50 Hz， 则橡皮筋恢复原长时小车的 速度为 m/s(结果保留三位有效数字 ) 答案：(1)C (2)1.39(1.38 1.40 均正确) 2. (2018 湖 南 衡 阳 联 考 )某 同 学 为 探 究 合 力 做 功 与 物 体 动 能 改 变 的关系，设计了如下实验，他 的操作步骤是： 2 甲 乙 按图甲摆好实验装置，其中小车质量 M 0.4 kg， 钩码总质量 m 0.1 kg. 先接通打点计时器的电源 (电源频率 f 50 Hz) ，然后释放小 车，打出一条纸带 (1)经过多次重复实验，他从打出的多条纸带中选出一条打点
3、清 晰的，如图乙所示把打下的第 一点记作 0， 然后依次取若干个计 数 点， 相邻计数点间还有 4 个点未画出，用厘米刻度尺测得各计 数点到 0 点距离分别为 d10 .041 m， d2 0.055 m， d3 0.167 m， d40 .256 m， d50.360 m， .他把 钩码重力 (当地重力加速度 g9.8 m/s2)作为小 车所 3 受合力，算出 0 点到第 4 个计数点合力做功 W J， 打下第 4 个计数点时小车动 能 Ek J (结果保留三位有效数 字 ) (2)此实验探究的结果，他未能得到“合力对物体做的功等于动 能的变化”，且误差很大，主要原因有 .( 需答 一 条
4、) 4 k 4 答案：(1)0.251 0.186 (2)见解析 解析：(1)根据题意，小车所受合力为： F mg 0.98 N 0 点到第 4 个计数点合 力做功 WFsmgd 40.251 J 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速 度，可求出打下第 4 个计数点 时小车的速度大小 v 4 d5 d3 2T 其 中 T 5 0.02 s 0.1 s d50.360 m d30.167 m 解 得 v 4 0.965 m/s 则打下第 4 个计数点时小车动能 E 1 2 1 0.40.9652 J M v 2 0.186 J. (2)主要原因：钩码质量太大；没有平衡摩擦力 3
5、某学习小组利用如图所示 的装置验证动能定理 2 5 (1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电 门中心之间的距离 x cm. (2)测量挡光条的宽度 d， 记录挡光条通过光电门 1 和 2 所用的时 间 t1 和 t2， 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 (3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡 光条和拉力传感器的总质量？ (填“是”或“否” ) 答案：(1)50.00 (2)滑块、 挡光条和拉力传感器的总质量 M (3) 否 解析：( 1)两光电门中心之间的距离 x 70.30 cm 20.30 cm
6、50.00 cm. (2)由 于 该 实 验 验 证 的 是 动 能 定 理 ， 故 还 需 要 知 道 滑 块 、 挡 光 条 和拉力传感器的总质量 (3)由 于 拉 力 可 以 通 过 拉 力 传 感 器 的 读 数 直 接 得 到 ， 故 不 需 要 满 足砝码盘和砝码的总质量远小 于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量 6 甲 0 4 某实验小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力对它所做 功的关系”，在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中 A 为小车，B 为打点计时器， C 为弹簧测力计， P 为小桶 (内有砂子 )， 一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置， 不计绳 与滑轮的摩擦实验时，
7、 先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点 乙 (1)该同学在一条比较理想的纸带上，将点迹清楚的某点记为零 点，顺次选取一系列点，分别测量这些点到零点之间的距离 s， 计算出它 们与零点的速度平方差 v2 v 2 v2， 弹簧测力计的读数为 F ， 小车的 质量为 m， 然后建立 v 2-x 坐标系，通过描点法得到的图象是一条过原点的直线，如图乙所示，则这条直线 的斜率的意义为 .( 写 表 达 式 ) (2)若测出小车质量为 0.4 kg， 结合图象可求得小车所受合外力的 大小为 N. 7 m m 答 案 ： (1) 2F (2)2 解析：(1) 根据动能定理可知 Fx 1 v2
8、， m 2 所 以 理 论 上 v 2 2F xx， v2-x 图象为过原点的直线， 直线的斜 2F 率 k m . 2F (2)结合图象可知 k m 5 N/kg， 所以 F 1 N 5.某实验小组采 用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系， 小车在橡皮筋的作用 下弹出后， 沿木板滑行打点计时器的工作频率为 50 Hz. 甲 (1)实验中木板略微倾斜，这样做 8 A. 是为了使小车释放后能匀加速下滑 B是为了增大小车下滑的 加速度 C 可 使 得 橡 皮 筋 做 的 功 等 于 合 力 对 小 车 做 的 功 D可使得 橡皮筋松弛后小车做匀速运动 (2)实验中先后用同样的橡皮筋 1 条、
9、2 条、 3 条、 挂在小车的前端进行多次实验， 每次都 把小车拉到同一位置再释放 将第 1 次只 挂 1 条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记 为 W 1， 第二次挂 2 条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为 2W 1、 .小车获得的速度 可由打点计时 9 器打出的纸带测出根据第 4 次的纸带 (如图乙所示 )求得小车获得的 速度为 m/s(保留三位 有效数字 ) 乙 (3)若根据多次测量的数据作出 W- v 图象， 则下列符合实际的是 A B C 10 D 答案：(1)CD (2)2.00 (3)C 11 2 解析： (1)使木板倾斜，让小车受到的摩擦力与小车所受重力沿木板向下的分力大小相等， 在不
10、 施加拉力时， 小车在木板上受到的合力为零，小车可以在木板上静止或做匀速直线运动 小车与橡皮筋 连 接后 ， 小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力， 橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，故选项 C、 D 正确 (2)相邻各点之间的距离相等时，小车做匀速直线运动，由题图 乙可知，小车做匀速直线运动时相邻两点之间的距离是 4.00 cm， 打 1 1 x 0.04 点时间间隔 t f 50 s 0.02 s， 小车获得的速度 v t 0.02 m/s 2.00 m/s. (3)由动能定理得 W 1 mv2， 可知 W 与 v 是二次函数关系， C 正 确 能力提升 6. (2018 河南豫南九校
11、联考 )某同学用如图所示装置测量小木块与接触面间的动摩擦因数， 小木 块放在粗糙的水平桌面上， 右侧拴有 一细线，跨过固定 在桌面边缘的滑轮与重物连接； 实验时，小木块在 重物牵引 下向右运动， 重物落地后， 小木块继续向右滑， 在运动过程中小木块始终碰不到滑轮已知小木块的质量 为 M ，重物的质量为m ， 回答下列问题： 12 (1)本实验还需直接测量的物理量有 A重物距地面 的高度 h B. 小木块在桌面上滑行的总距离 s C. 重物下落的时间 t (2)利用上述测量的物理量，写出测量的动摩擦因数的表达式 . (3)小木块运动过程中，由于滑轮与轴间摩擦及细线和滑轮的质 量的影响，将导致测量
12、的动摩擦因数与实际动摩擦因数相比， 其值将 (填“偏大”“相等”或“偏小” ) 13 答案：(1)AB (2) mh Ms ms mh (3)偏大 解析：( 1)(2)设重物距地面的高度为 h， 小木块在桌面上滑行的 总距离为 s， 且已知小木块的质量为 M ，重物的质量为 m； 由静止释放使它们运动， 到重物落地过程中，根据动能定理得 mgh Mgh 1 2 2(M m )v ，从重物落地到小木块停在桌面上这个过程，根据动能定 理得 1 Mv 2 Mg( h)，联立两式解得 mh ，从该式可 2 Ms ms mh 知本实验还需直接测量的物理量有重物距离地面的高度 h、 小木块在 14 桌面上
13、滑行的总距离 s， 故选 A、 B. (3)在计算过程中，认为滑轮与轴间摩擦及细线和滑轮的质量没 有影响， 重物重力势能的减少量全部 转化为重物落地时的动能和小木 块克服摩擦力做的功， 而实际上滑轮与轴间存在摩擦， 因此导致测量 的动摩擦因数与实际动摩擦因数相比，其值将偏大 7. 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 “研 究 合 力 做 功 和 动 能 变 化 的关系”的实验： 甲 (1)为 达 到 平 衡 阻 力 的 目 的 ， 取 下 细 绳 及 托 盘 ， 通 过 调 整 垫 片 的 位置，
14、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，通过实验得到如图乙所示的纸 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， 小 车 的 质 量 为 0.2 kg. 15 乙 请计算小车所受合力做的功 W 和小车动能的变化 E k， 补填表 中空格 (结果保留至小数点后第四位 ). O B O C O D O E O F W/ J 0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.0
15、91 5 Ek/J 0.043 0 0.057 0 0.073 4 0.090 7 分析上述数据可知： 在实验误差允许的范围内 W Ek， 与理论 推导结果 一致 (3)实验前已测得托盘质量为 7.710 3 kg， 实验时该组同学放入 托盘中的砝码质量应为点后第三位 ) kg( 取g 9.8 m/s2， 结果保留至小数 答案：(1)匀速直线 (或匀速) (2) 0.111 5 0.110 5 (3)0.015 16 解析： (1)实验中，首先平衡摩擦力，改变长木板的倾角，轻推小车，小车沿长木板向下做匀速 直线运动 (2)打下 F 点时，小车的位移大小为 O、 F 间的距离，即 0.557 5
16、 m， 细绳对小车的拉力为 0.2 N， 则拉力做功为 0.111 5 J， 小车的瞬 时速度为 0.667 7 0.457 5 0.2 m/s 1.051 m/s， 动 能 增 量 为 0.110 5 J. 17 (3)由 纸 带 数 据 求 得 ： AD 21.20 cm， DG 30.07 cm， 小 车 、 托 0.300 7 0.212 0 2 盘和砝码组成的整体运动的加速度大小为 a 0.32 m/s 0.985 6 m/s2， 小 车 受 到 的 拉 力 为 F0.2 N， 设 托 盘 和 砝 码 的 总 质 量 为 m， 由 牛 顿 第 二 定 律 得 mg F ma， 得 m 2.26910 2 kg， 托 盘 中 砝 码 质 量 为 0.015 kg.
