1、6探究動能定理實驗測試題及解析1. (2020銀川一中模擬)某同學利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關系。A .小物塊在橡皮筋的作用下彈出，沿水平桌面滑行,匕落點記為Mi;B.在釘子上分別套上 2條、3條、4條、同樣的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的長度都保持一致, 重復步驟A,小物塊落點分別記為 M2、M3、M4、；C.測量相關數據，進行數據處理。(1)為求出小物塊拋出時的動能，需要測量下列物理量中的 (填正確答案標號)。A .小物塊的質量mB.橡皮筋的原長xC.橡皮筋的伸長量限D.桌面到地面的高度 hE.小物塊拋出點到落地點的水平距離L(2)將幾次實驗中橡皮筋對小物塊做的功分別記為Wi、W2、

2、W3、小物塊拋出點到落地點的水平距離分別記為Li、L2、L3、若功與速度的平方成正比，則應以 W為縱坐標、為橫坐標作圖，才能 得到一條直線。(3)若小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略，則由此引起的誤差屬于 (選填“偶然誤差”或“系統誤差”)。解析：(1)小物塊離開桌面后做平拋運動，根據桌面到地面的高度 h = 2gt2,可計算出平拋運動的時間，再根據小物塊拋出點到落地點的水平距離L = vt,可計算出小物塊拋出時的速度，根據動能的表達式Ek1= ：mv2,可求出小物塊拋出時的動能，綜上可知，A、D、E正確。(2)根據h = 2gt2和L = vt,可得v2 = 2hL2,因為功與速度的平方成正比，

3、所以功與L2成正比，故應以W為縱坐標、L2為橫坐標作圖，才能得到一條直線。(3)由于儀器本身不精確或實驗方法粗略或實驗原理不完善 而產生的誤差屬于系統誤差。實驗中由于小物塊與桌面之間的摩 擦不能忽略而引起的誤差屬于系統誤差。2.某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器來探究動能定拉力傳感器&B c速度傳感器理。如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到的拉力的大小。在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過 A、B時的速度大小。小車中可以放置祛碼。(1)實驗主要步驟如下：測量 和拉力傳感器

4、的總質量 mi；把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需裝置。將小車停在 C點，接通電源，再 ，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力 及小車通過A、B時的速度。在小車中增加祛碼，或 ,重復的操作。(2)如表是他們測得的幾組數據，其中m是mi與小車中祛碼質量之和，|v22 vi2|是兩個速度傳感器所記錄速度的二次方差的絕對值，可以據此計算出動能變化量AEk, F是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功。表格中的AEk3 =J, W3=Jo (結果保留三位有效數字)數據記錄表次數m/kg|V22-V12|/ (m2 s 2)AEk/JF/NW/J10.5000

5、.7600.1900.4000.20020.5001.6500.4130.8400.42030.5002.400AEk31.220W341.0002.4001.2002.4201.21051.0002.8401.4202.8601.430(3)根據表中數據在圖中的坐標紙上作AEk-W圖線。解析：(1)實驗中應測量小車和拉力傳感器的總質量；打點計時器使用時應先接通電源，再釋放小車;在小車中增加祛碼或減少祛碼來改變小車的質量，重復實驗。1c C 1(2) Ek3= 2mM22 V12| = 2X 0.500 * 2.400 J= 0.600 J;W3 = F3 Lab = 1.220X 0.500

6、 J= 0.610 J。(3) Ek-W圖線如圖所示：答案：小車釋放小車 減少祛碼 (2)0.600 0.610見解析圖3 .如圖甲所示，氣墊導軌上質量為 M的滑塊通過輕質細繩繞過輕質動滑輪與拉力傳感器相連，動滑輪下懸掛質量為 m的鉤碼，滑塊上遮光條寬度為do實驗時，滑塊由靜止釋放，測得遮光條通過光電門的時間為At,拉力傳感器的讀數為 F。遮光條滑塊拉力傳感器光電門:飛 工 L 1 1入 1 1 1 111111117Z?77?77777777Z!777777777777777777777了 氣墊導軌鉤碼甲(1)用游標卡尺測量遮光條寬度如圖乙所示，其讀數為 cm。(2)某同學在“探究繩子拉力對

7、滑塊做功與滑塊動能變化的關系”實驗時，記錄滑塊的初位置與光電 門的距離L及擋光條通過光電門的時間At,測得多組L和At值。應用圖像法處理數據時，為了獲得線性圖像應作 圖像 選填“ L-” “ L-f ”或L-四2” ，該圖像的斜率 k=。(3)該同學通過實驗發現：繩子拉力F做的功總大于滑塊動能的變化量。若實驗數據測量準確，出現該情況的可能原因是。A .鉤碼質量m未遠小于滑塊質量 MB.滑塊運動過程中克服阻力做功C.氣墊導軌沒有調節水平D.沒有考慮動滑輪的質量解析：(1)游標卡尺的主尺讀數為 3 mm,游標尺上第12個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀 數為 12X0.05 mm = 0.60

8、 mm,所以最終讀數為：3 mm+ 0.60 mm = 3.60 mm = 0.360 cm。(2)滑塊通過光電門的速度v = 方,根據動能定理可知FL = 1m 5 2,解得l = M" 堂，故為了獲得2線性圖彳a應作L-T圖像，斜率為k=MF。(3)小車受到的拉力是通過拉力傳感器獲得的，與鉤碼的質量和小車質量無關，故A錯誤；滑塊運動過程中克服阻力做功，故 B正確；氣墊導軌沒有調節水平，拉力做功的一部分轉化為小車的勢能，故C正確；動滑輪的質量不會影響拉力傳感器的拉力大小，故 D錯誤。2答案：(1)0.360 (2)L-0 (3)BC4 .某同學利用如圖甲所示的裝置探究動能定理。固定

9、并調整斜槽，使它的末端。點的切線水平，在水平地面上依次鋪放好木板、白紙、復寫紙。將小球從不同的標記點由靜止釋放，記錄小球到達斜槽底 端時下落的高度H,并根據落點位置測量出小球平拋的水平位移x。改變小球在斜槽上的釋放位置，進行多次測量，記錄數據如下:高度H(h為單位長度)h2h3h4h5h6h7h8h9h水平位移x(cm)5.59.111.714.215.917.619.020.621.7(1)斜槽傾角為。，小球與斜槽之間的動摩擦因數為的斜槽底端離地面的高度為y,不計小球與水平槽之間的摩擦，小球從斜槽上滑下的過程中，動能定理若成立應滿足的關系式是 (2)以H為橫坐標，以 為縱坐標，在坐標紙上描點

10、作圖，如圖乙所示。(3)由第(1)(2)問，可以得出結論 解析：(1)設小球離開斜槽時的速度為v,根據平拋運動的規律得：x=vt, y = ;t2聯立解得：v=x、2yH小球在斜槽上滑下的過程中，重力和摩擦力做功，則合力做的功為：W=mgHmgos。匚一'=sin 0小球動能的變化量AEk=2mv2=x2則小球從斜槽上滑下的過程中，動能定理若成立應滿足的關系式是mgH 1瑞9 =mgx2。(2)根據以上分析可知，以 H為橫坐標，以x2為縱坐標，在坐標紙上描點作圖，如題圖乙所示。(3)由第(1)(2)問，結合圖像可得：在實驗誤差允許的范圍內，小球運動到斜槽底端的過程中，合外力 對小球所做

11、的功等于動能的增量。答案：(1)mgH / 滯0 =導(2)x2 (3)在實驗誤差允許的范圍內，小球運動到斜槽底端的過程中，合外力對小球所做的功等于小球動能的增量5 .用如圖甲所示的實驗裝置完成“探究動能定理”實驗。請補充完整下列實驗步驟的相關內容。(1)用天平測量小車和遮光片的總質量M、祛碼盤的質量 m0；用游標卡尺測量遮光片的寬度d,游標卡尺的示數如圖乙所示，其讀數為 cm;按圖甲所示安裝好實驗裝置，用米尺測量兩光電門之間 的距離s。0123 cm11 II J II IIll1111 II 1111JII ll I II ill 11Llill|ill|llll|llll|01020乙(

12、2)在祛碼盤中放入適量祛碼；適當調節長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經過光電門A和光電門B的時間相等。(3)取下細線和祛碼盤，記下 (填寫相應物理量及其符號 )。(4)讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數字毫秒計時器分別測出遮光片經過光電門A和光電門B所用的時間AtA和AtBo(5)在步驟(4)中，小車從光電門 A下滑至光電門B過程合外力做的總功 W合=，小車動能變化量AEk =(用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g),比較 W合和AEk的值，找出兩者之間的關系。(6)重新掛上細線和祛碼盤，改變祛碼盤中祛碼質量，重復 (2)(5)步驟。(7)本實驗中，以下操作或要求是為了減小實驗誤差的

13、是 。A .盡量減小兩光電門間的距離sB.調整滑輪，使細線與長木板平行C.祛碼和祛碼盤的總質量遠小于小車的質量5 mm解析：(1)由于游標卡尺是20分度，所測遮光片的寬度應是主尺讀數與游標尺兩讀數之和，即+ 4 X 0.05 mm = 5.20 mm = 0.520 cm 。(3)在祛碼盤中放入適量祛碼，適當調節長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經過光電門A和光電門B的時間相等，這一步目的是使取下細線和祛碼盤后小車運動所受合外力等于祛碼和祛碼盤的重 力(m+mo)g,所以當取下細線和祛碼盤時，記下祛碼盤中祛碼的質量m。1(5)小車從光電門A下滑至光電門B過程中合外力做的總功 W合=(m+m0)gs,小車動能變化量 AEk=2M Td； 2-1M 今2，比較W合和 阻的值，找出兩者之間的關