高考全国卷1探究动能定理有详细答案.doc
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1、高考全国卷1探究动能定理有详细答案1实验目的通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系2实验原理探究功与速度变化的关系,可用如实验原理图所示的装置进行实验,通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加,再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v,最后通过数据分析得出速度变化与功的关系3实验器材56条相同规格的橡皮筋、小车(前面带小钩)、长木板、打点计时器、纸带、铁钉、毫米刻度尺等4实验步骤(1)垫高长木板的一端,平衡摩擦力(2)拉伸的橡皮筋对小车做功:用一条橡皮筋拉小车做功W.用两条橡皮筋拉小车做功2W.用三条橡皮筋拉小车做功3W.(3)测出每次做功后小车获得的速度(4)分别用各
2、次实验测得的v和W绘制Wv或Wv2、Wv3图象,直到明确得出W和v的关系5实验结论物体速度v与外力做功W间的关系为Wv2.1数据处理(1)求小车的速度:利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x,则v(其中T为打点周期)(2)实验数据处理在坐标纸上画出Wv和Wv2图象(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)根据图象得出Wv2.2误差分析(1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比(2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差(3)利用打上点的纸带计算小车的速度时,测量不准带来误差3注意事项(1)平衡摩擦力的方法是轻推小车,由打在纸带上的点是否均
3、匀判断小车是否匀速运动(2)测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的(3)橡皮筋应选规格一样的力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值(4)小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些(5)开始实验时,小车应靠近打点计时器,并且要先接通电源再释放小车实验原理及误差分析(2014高考天津卷)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、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,必需的实验器材还有哪些_
4、(2)实验开始时,他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他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号)A避免小车在运动过程中发生抖动B可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决方法:_.(4)他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
5、接通电源的同时释放了小车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解析(1)实验要处理纸带测速度,需要刻度尺,要分析动能的变化,必须要测出小车的质量,因此还需要天平(2)实验中调节定滑轮高度,使细绳与木板平行,可在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车所受的合力,如果不平行,细绳的拉力在垂直于木板的方向上就有分力,改变了摩擦力就不能使细绳拉力等于小车所受的合力,D正确(3)在所挂钩码个数不变的情况下,要减小小车运动的加速度,可以增大小车的质量,即可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)如果用钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,发现拉力
6、做的功总比小车动能的增量大,原因可能是阻力未被完全平衡掉,因此拉力做功一部分用来增大小车动能,一部分用来克服阻力做功;也可能是小车做加速运动,因此细绳的拉力小于钩码的重力,钩码的重力做的功大于细绳的拉力做的功,即大于小车动能的增量,C、D项正确答案(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)CD1某同学用如图甲所示装置做“探究合力的功与动能改变量的关系”的实验,他通过成倍增加位移的方法来进行验证方法如下:将光电门固定在水平轨道上的B点,用重物通过细线拉小车,保持小车(带遮光条)和重物的质量不变,通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验,每次实验时要求小
7、车都由静止释放(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d,示数如图乙所示,则d_cm.(2)如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t,小车到光电门的距离为s,通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系,则所作图象关系是_时才能符合实验要求AstBst2Cst1Dst2(3)下列实验操作中必要的是_A调整轨道的倾角,在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B必须满足重物的质量远小于小车的质量C必须保证小车由静止状态开始释放解析:(1)由游标卡尺读数规则可知,示数为:10 mm0.0515 mm1.075 cm.(2)由题意可知,该同学是通过成倍改变位移来改变做功的,设小车所受的合力为F,对小车,有
8、Fsm2,即有s,则D正确(3)由(2)可知,公式中的F是指小车所受到的合力,而且在整个实验过程中保持不变,所以在该实验中不需要平衡摩擦力;同理可知,重物与小车质量的大小关系也不会对实验结果产生影响;若小车释放速度不为0,则会对实验结果产生影响,选项C正确答案:(1)1.075(2)D(3)C2在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中(装置如图甲):(1)下列说法哪一项是正确的_(填选项前的字母)A平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量C实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C计数点,已
9、知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为_m/s(保留三位有效数字)解析:(1)平衡摩擦力时不需要将钩码挂在小车上,选项A错误;为减小系统误差,应选用精密的仪器进行实验,选项B错误;实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放,选项C正确(2)由题中纸带可知,打B点时小车的瞬时速度为vm/s0.653 m/s.答案:(1)C(2)0.6533测量小物块Q与平板P之间动摩擦因数的实验装置如图所示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BC在B点相切,C点在水平地面的垂直投影为C.重力加速度大小为g.实验步骤如下:用天平称出物块Q的质量m
10、;测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC的长度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s.(1)用实验中的测量量表示:()物块Q到达B点时的动能EkB_;()物块Q到达C点时的动能EkC_;()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_;()物块Q与平板P之间的动摩擦因数_.(2)回答下列问题:()实验步骤的目的是_;()已知实验测得的值比实际值偏大,其原因除了实验中测量量的误差之外,其他的可能是_(写出一个可能的原因即可)解析:(1)()AB过程中,机械能守恒,得EkBm
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