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2019年高考物理一轮复习专题03验证动能定理机械能守恒定律(含解析)

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(3)(4)0.093N

【解析】(1)挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观察到小车做匀速运动,摩擦力达到平衡.

(2)计数点1的瞬时速度

(3)根据表格中的数据做出△Ek﹣W图象如图所示. (4)对整体分析,根据牛顿第二定律得,a=

m/s=0.228m/s.

,则小车受到的实际拉力F==

N=0.093N.

2.(2017?北京)如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

(1)打点计时器使用的电源是 (选填选项前的字母)。 A.直流电源 B.交流电源

(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是 (选填选项前的字母)。 A.把长木板右端垫高 B.改变小车的质量

在不挂重物且 (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。 A.计时器不打点 B.计时器打点

(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C…各点到O点的距离为x1、x2、x3…,如图2所示。

实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点打B点的过程中,拉力对小车做的功W= ,打B点时小车的速度v= 。

(4)以v为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据做如图3所示的v﹣W图象。由此图象可得v随W变化的表达式为 。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是 。

2

2

2

2

(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图4中正确反映v﹣W关系的是 。

2

【答案】(1)B;(2)A;B;(3)mgx2;

;(4)0.008+4.69W;质量;(5)D

【解析】(1)打点计时器使用的是交流电,故选:B;

(2)平衡摩擦力的方法是:把木板一段垫高,让小车滑下,当小车匀速运动时,就意味着摩擦力抵消了,

故选:A;

此时应当让打点计时器打点,因为打点计时器也会有摩擦力,故选:B; (3)由于近似认为拉力等于重力,所以根据W=FS可知,拉力做功为W=mgx2; 中点时刻的速度等于该段时间内的平均速度,所以B点的速度等于AC段的平均速度,即V=(4)根据图象上的点,可以得出得v随W变化的表达式为:v=0.008+4.69W; 功是能量转化的量度,所以功和能的单位是相同的,斜率设为k,则k=

1

2

2

=;

,代入单位后,k的单位为kg

,所以与该斜率有关的物理量为质量;

(5)如果实验中完全消除了摩擦力和其它阻力,若重物质量满足远小于小车质量的条件,那么重物重力做的功就等于重锤和小车动能的增加量;

即:W=(M+m)v,期中W=mgh,质量都是定值,所以v与W成正比, 由于重物质量不满足远小于小车质量的条件,则拉力做功偏大,故D图正确。 故选:D。

3.(2010?海南)利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图1所示:

2

2

(1)实验步骤:

①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于lm,将导轨调至水平; ②用游标卡尺测量挡光条的宽度l,结果如图2所示,由此读出l= mm; ③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s= m;

④将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2; ⑤从数字计时器(图1中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2; ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m. (2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:

①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1= 和v2= .

②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1= 和

E k2= .

③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少△EP= (重力加速度为g). (3)如果△EP= ,则可认为验证了机械能守恒定律. 【答案】(1)②9.30③0.6000(2)①

②(M+m)

,(M+m)

③mgs

(3)Ek2﹣Ek1

【解析】(1)l=9mm+0.05mm×6=9.30mm s=80.00cm﹣20.00cm=60.00cm

(2)①由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度. v1=

,v2=

②根据动能的定义式得:

通过光电门1,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能为E k1=(M+m)

通过光电门2,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能为E k2=(M+m)

③系统势能的减少△EP=mgh=mgs

(3)如果△EP=△E k=Ek2﹣Ek1 即重力势能的减小量等于动能的增加量,则可认为验证了机械能守恒定律. 考点三 滑块橡皮筋

首先平衡摩擦力,用一根橡皮筋把小车弹出,橡皮筋做功一个W,末速度找滑块脱离橡皮筋后等间距的点测,然后用2根相同橡皮筋并联,把滑块拉到相同的位置释放,橡皮筋做功为2W,用同样的方法测末速度,最后作v-W的图。纸带是间距先变大然后均匀 如果不平衡摩擦力,纸带间距先变大后变小。

1.(2009?安徽)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图所示,实验主要过程如下:

(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…;

2

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