《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 5-5實(shí)驗(yàn) 探究動(dòng)能定理驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步檢測試題.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 5-5實(shí)驗(yàn) 探究動(dòng)能定理驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步檢測試題.doc(10頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 5-5實(shí)驗(yàn) 探究動(dòng)能定理驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步檢測試題1(多選題)在探究功與物體速度變化的關(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201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201A電源的頻率不穩(wěn)定B木板傾斜的程度太大C沒有使木板傾斜或傾斜角太小D小車受到的阻力較大解析:出現(xiàn)上述情況的原因是小車先加速再減速,說明開始時(shí)橡皮筋的彈力大于摩擦力,隨后又小于摩擦力,因此沒有完全平衡摩擦力答案:CD2有4條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電頻率為50 Hz)打出的紙帶A、B、C、D,其中一條是做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的為找出該紙帶,某同學(xué)在每條紙帶上取了點(diǎn)跡清晰的、連續(xù)的4個(gè)點(diǎn),用刻度尺測出相鄰兩個(gè)點(diǎn)間距離依次為x1、x2、x3.請你根據(jù)下列x1、x2、x3的測量結(jié)果確定該紙帶為(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.791 m/s2)()A61.0 mm65.8 mm70.7 mmB41.2 mm45.1 mm53.0 mmC49.6 mm53.5 mm57.3 mmD60.5 mm61.0 mm60.6 mm解析:驗(yàn)證機(jī)械能守恒采用重錘的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn),所以相鄰0.02 s內(nèi)的位移增加量為xgT29.7910.022 m3.9 mm.答案:C3某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、已知質(zhì)量為m的滑塊、可調(diào)節(jié)高度的斜面、直尺等儀器進(jìn)行“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn),如圖202所示,他首先將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜面的上端,并將滑塊與紙帶相連,讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,接通低壓交流電源(已知其頻率為f)后釋放滑塊,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)圖202圖203圖204回答下列問題:(用已知字母表示)(1)寫出影響滑塊動(dòng)能變化的主要因素_(2)該實(shí)驗(yàn)探究中為了求合外力,應(yīng)先求出滑塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)該同學(xué)通過多次調(diào)節(jié)斜面的高度,得到一條打點(diǎn)間距均勻的紙帶,如圖203所示,此時(shí)相對應(yīng)的斜面長為L、斜面高為h.由此可求出滑塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為_.(3)保持斜面長度不變,升高斜面高度到H(Hh),該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到一條打點(diǎn)清晰的紙帶,如圖204所示,用直尺測出x1、x2、x3,對A、B兩點(diǎn)研究:此時(shí)滑塊在A、B兩點(diǎn)的速度大小為:vA_,vB_.(4)該同學(xué)對AB段進(jìn)行研究,根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算合外力對滑塊做的功W,滑塊動(dòng)能的變化量Ek,在誤差允許的范圍內(nèi)WEk.解析:(1)由滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)可知,影響滑塊動(dòng)能變化的是合外力的功,即重力做功和摩擦力做功(2)由題圖可知滑塊在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),則有:mgsinmgcos(為斜面的傾角),可得tan.(3)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得A點(diǎn)的瞬時(shí)速度是vAf,B點(diǎn)的瞬時(shí)速度是vBf.答案:(1)重力做功、摩擦力做功(2)(3)ffB組能力提升4xx福建省莆田一中月考某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以圖205裝置中的滑塊為對象驗(yàn)證“動(dòng)能定理”,他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置,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)砂、墊塊當(dāng)滑塊連接上紙帶,用細(xì)線通過滑輪掛上空的小砂桶時(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205(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有_、_.(兩個(gè))(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊(質(zhì)量為M)受到的合力與砂和砂桶的總重力大小基本相等,砂和砂桶的總質(zhì)量m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.往砂桶中裝入適量的細(xì)砂,用天平稱出此時(shí)砂和砂桶的總質(zhì)量m.讓砂桶帶動(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),測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1v2)則對滑塊,本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_(用題中的字母表示)(4)要探究滑塊與砂及砂桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒,如果實(shí)驗(yàn)時(shí)所用滑塊質(zhì)量為M,砂及砂桶總質(zhì)量為m,讓砂桶帶動(dòng)滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上加速運(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),測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1m2),1、2是兩個(gè)光電門用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律圖207(1)實(shí)驗(yàn)中除了記錄物塊B通過兩光電門時(shí)的速度v1、v2外,還需要測量的物理量是_(2)用已知量和測量量寫出驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式_解析:A、B運(yùn)動(dòng)過程中,若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,則有m1ghm2gh(m1m2)(vv),所以除了記錄物體B通過兩光電門時(shí)的速度v1、v2外,還需要測的物理量有:m1和m2,兩光電門之間的距離h.答案:(1)A、B兩物塊的質(zhì)量m1和m2,兩光電門之間的距離h(2)(m1m2)gh(m1m2)(vv)名師心得拱手相贈(zèng)教學(xué)積累資源共享教師用書獨(dú)具變力做功的求解方法一、將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功常見的方法有三種:(1)如果力是均勻變化的,可用求平均力的方法將變力轉(zhuǎn)化為恒力;(2)耗散力(如空氣阻力)在曲線運(yùn)動(dòng)(或往返運(yùn)動(dòng))過程中所做的功等于力和路程的乘積,不是力和位移的乘積,可將方向變化、大小不變的變力轉(zhuǎn)化為恒力來求力所做的功;(3)通過關(guān)聯(lián)點(diǎn)的聯(lián)系將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功1用力的平均值求功【例1】用錘子擊釘子,設(shè)木板對釘子的阻力跟釘子進(jìn)入木板的深度成正比,每次擊釘子時(shí)錘子對釘子做的功相同已知擊第一次時(shí),釘子進(jìn)入木板內(nèi)1 cm,則擊第二次時(shí),釘子進(jìn)入木板的深度是多少?解析:設(shè)x為釘子進(jìn)入木板的深度,k為比例系數(shù),則木板對釘子的阻力fkx.擊第一次時(shí),釘子進(jìn)入木板的深度為x11 cm,則這一過程中的平均阻力為1,錘子對釘子做的功為W11x1.設(shè)擊第二次時(shí),釘子進(jìn)入木板的總深度為x2,則這一過程中的平均阻力為2.錘子對釘子做的功為W22(x2x1).依題意有W1W2,聯(lián)立以上各式得x2 cm.所以,擊第二次時(shí),釘子進(jìn)入木板的深度為xx2x1(1) cm.答案:(1) cm2轉(zhuǎn)化法【例2】人在A點(diǎn)拉著繩通過離地面的高度為h的光滑定滑輪吊起質(zhì)量m的物體,如圖55所示,開始繩與水平方向的夾角為,當(dāng)人勻速地提起物體由A點(diǎn)沿水平方向運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn),此時(shí)繩與水平方向的夾角為,求人對繩的拉力所做的功圖51解析:人對繩的拉力大小雖然始終等于物體的重力,但方向卻時(shí)刻在變化,無法利用恒力公式直接求出人對繩的拉力所做的功,若轉(zhuǎn)換研究對象就不難發(fā)現(xiàn),人對繩的拉力所做的功與繩對物體的拉力所做的功相同,而繩對物體的拉力是恒力人由A走到B的過程中,物體G上升的高度等于滑輪右側(cè)的繩子增加的長度,即h.人對繩子做的功為WFsGh,即WGh.答案:Gh3微元法圖52【例3】磨桿長為L,在桿端施以與桿垂直且大小不變的力F,如圖52所示,求桿繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中力F所做的功解析:磨桿繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,力的方向不斷變化,不能直接用公式WFscos進(jìn)行計(jì)算這時(shí),必須把整個(gè)圓周分成許多段小弧,使每一小段弧都可以看成是這段弧的切線,即可以看成是這段的位移這樣,由于F的大小不變,加之與位移的方向相同,因而對于每一小段圓弧均可視為恒力做功桿繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做功的總和為:WW1W2WnFs1Fs2Fsn因?yàn)閟1s2sn2L所以WF2L2FL.答案:2FL二、用Fs圖象求解圖53【例4】如圖53所示,長度為l、質(zhì)量為m的均勻的繩,一段置于水平的光滑桌面上,另外長度為a的一段垂于桌面下,當(dāng)繩下滑全部離開桌面時(shí),求重力所做的功解析:開始使繩下滑的力是長度為a的一段繩所受的重力,此后下垂的繩逐漸增大,使繩下滑的力也逐漸增大,這是一個(gè)變力做功的問題,可用圖象法分析圖54開始使繩下滑的力是長度為a的一段繩所受的重力Fmg.當(dāng)繩全部離開桌面時(shí),繩下滑的位移是(la),且此時(shí)使繩下滑的力是整條繩所受的重力mg.在此區(qū)間使繩下滑的重力均勻地增加,如圖54所示那么,重力做的功在數(shù)值上就等于圖象所包圍的梯形面積即W(la).答案:三、用動(dòng)能定理求變力做功圖55【例5】如圖55所示,質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩經(jīng)過光滑小孔牽引在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),拉力為某值F時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R,當(dāng)拉力逐漸減小到時(shí),物體仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑為2R,則外力對物體所做的功是多少?解析:該題中繩的拉力顯然是變力,這里應(yīng)用動(dòng)能定理求解設(shè)當(dāng)繩的拉力為F時(shí),小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v1,則有Fm,當(dāng)繩的拉力減小為時(shí),小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v2,則有m,在繩的拉力由F減為的過程中,繩的拉力所做功由動(dòng)能定理得Wmvmv,聯(lián)立解得WFR,其中負(fù)號表示做負(fù)功答案:FR四、用機(jī)械能守恒定律求變力做功圖56【例6】如圖56所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不可伸長的細(xì)軟輕線連接,跨過固定在地面上、半徑為R的光滑圓柱,A的質(zhì)量為B的兩倍當(dāng)B位于地面時(shí),A恰與圓柱軸心等高將A由靜止釋放,B上升的最大高度是()A2R B. C. D.解析:當(dāng)A下落至地面時(shí),B恰好上升到與圓心等高位置,這個(gè)過程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,即:2mgRmgR3mv2,接下來,B物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng),上升的高度h兩式聯(lián)立得h這樣B上升的最大高度HhR.答案:C五、用功能關(guān)系求變力做功【例7】如圖57所示,一條重鐵鏈長為2 m,質(zhì)量為10 kg,放在光滑的水平地面上,拿住一端勻速提起鐵鏈到鐵鏈全部離開地面的瞬時(shí),拉力所做的功是_(g取9.8 m/s2)甲57解析:鐵鏈從初態(tài)(如圖57甲所示)到末態(tài)(如圖乙所示),它的重心位置升高了h,因而它的重力勢能增加了Epmghmg;又由于鐵鏈從初態(tài)到末態(tài)是被勻速提起,因而它的動(dòng)能沒有發(fā)生變化,所以拉力F對鐵鏈所做的功等于鐵鏈重力勢能的增加量,即WFEpmg109.82 J98 J.答案:98 J六、用功率公式求功【例8】質(zhì)量為M的汽車,沿平直的公路加速行駛,當(dāng)汽車的速度為v1時(shí),立即以不變的功率P行駛,經(jīng)過距離s,速度達(dá)到最大值v2.設(shè)汽車行駛過程中受到的阻力始終不變,求汽車的速度由v1增至v2的過程中所經(jīng)歷的時(shí)間及牽引力做的功解析:設(shè)汽車從v1(初態(tài))加速至v2(末態(tài))的過程所經(jīng)歷的時(shí)間為t,行駛過程中所受的阻力為F阻,牽引力做的功為WPt.對汽車加速過程用動(dòng)能定理有:PtF阻s又F阻聯(lián)立得t,WPt.答案:tW
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