2018年新课标高考物理总复习 课时达标检测三十二 探究动能定理 实验提能课 含解析 精品

课时达标检测(三十二) 探究动能定理(实验提能课) 1．关于“探究动能定理”的实验中，下列叙述正确的是()
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C．放小车的长木板应尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
解析：选D实验中没有必要测出橡皮筋做功的具体数值，只要测出后来各次橡皮筋做的功是第一次的多少倍即可，A错误；为了使以后各次实验中橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，必须使每次实验中橡皮筋拉伸的长度保持一致，B错误；为了减小误差，实验中应使长木板倾斜以平衡摩擦力，C错误；实验中应先接通电源，然后再释放小车，D 正确。

2．(2016·全国甲卷)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。

向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

(1)实验中涉及下列操作步骤：
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)。

(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。

打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。

由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________ m/s。

比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

解析：(1)实验时首先向左推物块使弹簧压缩，测量出弹簧压缩量，然后把纸带向左拉直，先接通打点计时器电源，待打点稳定后，再松手释放物块，故正确的操作顺序是④①③②。

(2)物块脱离弹簧后将在光滑水平桌面上做匀速直线运动，由M 纸带可知物块脱离弹簧
时的速度v ＝x t ＝(2.58＋2.57)×10－2
2×0.02
m /s ≈1.29 m/s 。

比较M 、L 两纸带，物块脱离弹簧后在相同时间内的位移M 的比L 的大，则M 纸带对应的实验中物块在脱离弹簧后的速度大，即M 纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

答案：(1)④①③② (2)1.29 M
3．如图甲所示，是某同学验证动能定理的实验装置。

其步骤如下：
a ．易拉罐内盛上适量细砂，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带。

合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下滑。

b ．取下轻绳和易拉罐，测出易拉罐和细砂的质量m 及小车质量M 。

c ．取下轻绳和易拉罐后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙所示(中间部分未画出)，O 为打下的第一点。

已知打点计时器的打点频率为f ，重力加速度为g 。

(1)步骤c 中小车所受的合力为________。

(2)为验证从O →C 过程中小车合力做功与小车动能变化的关系，测出BD 间的距离为x 0，OC 间距离为x 1，则C 点的速度为________。

需要验证的关系式为___________________
________________________________________________________________________(用所测物理量的符号表示)。

解析：(1)由步骤a 、b 知，Mg sin θ＝mg ，
取下轻绳和易拉罐后，小车所受合力F 合＝Mg sin θ＝mg 。

(2)v C ＝x BD 2T ＝fx 02
， 由动能定理知，需验证mgx 1＝12M v C 2＝Mf 2x 028。

答案：(1)mg (2)x 0f 2 mgx 1＝Mx 02f 28
4．(2013·福建高考)“在探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲)：
(1)下列说法哪一项是正确的________。

(填选项前字母)
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)平衡摩擦力时不需将钩码挂在小车上，选项A 错误；为减小误差，应使钩码质量远小于小车质量，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)由纸带可知，B 点的速度
v B ＝x AC 2T ＝(18.59－5.53)×10－
22×0.1 m /s ＝0.653 m/s 。

答案：(1)C (2)0.653
5.(2016·四川高考)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。

将弹
簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O 点；在O 点右侧的B 、
C 位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连。

先用米尺测得B 、C 两点间距离s ，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧
到某位置A ，静止释放，计时器显示遮光片从B 到C 所用的时间t ，用米尺测量A 、O 之间的距离x 。

(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________。

(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________。

A ．弹簧原长
B ．当地重力加速度
C ．滑块(含遮光片)的质量
(3)增大A 、O 之间的距离x ，计时器显示时间t 将________。

A ．增大
B ．减小
C ．不变
解析：(1)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，故滑块的速率v ＝s t。

(2)根据功能关系，弹簧的弹性势能E p ＝12
m v 2，所以要求弹性势能，还需要测得滑块的质量，故选项C 正确。

(3)弹簧的形变量越大，弹性势能越大，滑块离开弹簧时的速度越大，滑块从B 运动到C 的时间越短，故x 增大时，计时器显示时间t 将变小，故选项B 正确。

答案：(1)v ＝s t (2)C (3)B
6．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：
(1)按图甲连接实验装置，其中小车质量M ＝0.20 kg ，钩码总质量m ＝0.05 kg 。

(2)释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f ＝50 Hz)，打出一条纸带。

(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，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d 1＝0.041 m ，d 2＝0.055 m ，d 3＝0.167 m ，d 4＝0.256 m ， d 5＝0.360 m ，d 6＝0.480 m ，…，他把钩码重力(当地重力加速度g ＝10 m/s 2)作为小车所受合力，算出打下0点到打下第5点合力做功W ＝________J(结果保留三位有效数字)，用正确的公式E k ＝________(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量，算得E k ＝0.125 J 。

(4)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大。

通过反思，他认为产生很大误差的原因如下，其中正确的是( )
A ．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
B ．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
C ．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小
D ．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因
解析：(3)若用钩码的重力作为小车受的合力，则F 合＝mg ＝0.5 N ，从0点到打第5点时水平位移x ＝d 5＝0.360 m ，所以W ＝F 合x ＝0.5×0.360 J ＝0.180 J 。

打第5点时小车动能E k＝1
2M v5
2，v
5
＝
d6－d4
2Δt，式中Δt为5个时间间隔，即Δt＝
5
f，故
E k＝Mf2
200(d6－d4)
2。

(4)从该同学的实验操作情况来看，造成很大误差的主要原因是把钩码的重力当成了小车的合力，实验前没有平衡摩擦力，故A、B正确；C、D两个选项中提到的问题不能对实验结果造成重大影响，故C、D错误。

答案：(3)0.180Mf2
200(d6－d4)
2(4)AB
7．(2013·全国卷)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：
①用天平称出物块Q的质量m；
②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC′的长度h；
③将物块Q在A点从静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；
④重复步骤③，共做10次；
⑤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：
(ⅰ)物块Q到达B点时的动能E k B＝________；
(ⅱ)物块Q到达C点时的动能E k C＝________；
(ⅲ)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W f＝________；
(ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ＝________。

(2)回答下列问题：
(ⅰ)实验步骤④⑤的目的是________；
(ⅱ)已知实验测得的μ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)(ⅰ)由机械能守恒定律可知E k B＝mgR；
(ⅱ)物块离开C点后做平抛运动，其在空中运行的时间为t＝2h g，
则初速度v C＝s
t＝s
g
2h，
所以物块在C点的动能E k C＝1
2m v C
2＝mgs
2
4h；
(ⅲ)物块从B 运动到C 点的过程中克服摩擦力做的功等于物块动能的减少量，
即W f ＝E k B －E k C ＝mgR －mgs 2
4h
； (ⅳ)W f ＝μmgL ，结合(ⅲ)中的式子，
整理可解得μ＝R L －s 2
4hL。

(2)(ⅰ)重复操作多次的目的是减小实验误差；
(ⅱ)实验原理中只有P 对Q 的摩擦力做负功，实际还有其他阻力做负功使系统机械能减少，因此测量的W f 应比真实值大，即测得的μ值偏大，其他阻力有空气阻力、圆弧轨道阻力、接缝B 处阻力等。

答案：(1)(ⅰ)mgR (ⅱ)mgs 24h (ⅲ)mgR －mgs 2
4h
(ⅳ)R L －s 2
4hL
(2)(ⅰ)减小实验结果的误差 (ⅱ)圆弧轨道存在摩擦(或接缝B 处不平滑等)。