知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
某实验小组采用图甲所示的装置验证“动能定理“。实验中，小车碰到制动装置时，沙桶尚未到达地面，打点计时器工作电源频率为$50Hz$。

$(1)$在已经正确平衡小车的摩擦力后，实验时为了保证小车受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是：沙和沙桶的总质量 ______ 小车的质量。$($填“远小于“、“等于”或“远大于”$)$
$(2)$图乙是沙和沙桶质量为$0.03kg$时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点$0$及$A$、$B$、$C$、$D$和$E$五个计数点，可测得各计数点到$O$的距离$s$如表，请计算出计时器打下$C$点时小车的瞬时速度$v_{e}=$ ______ $m/s$。$($结果保留两位有效数字$)$
纸带的测量结果

测量点 $0$ $A$ $B$ $C$ $D$ $E$

$s/cm$ $0.00$ $1.51$ $3.20$ $5.06$ $7.15$ $9.41$

$(3)$根据上述的测量数据，要验证“动能定理”还需要测量的物理量是 ______ 。

难度：中等

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2．为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”，查资料得知，弹簧的弹性势能E_p= $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ kx²，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧长度的变化量．
某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球（质量为m）运动来探究这一问题．
为了研究方便，把小铁球m放在水平桌面上做实验，让小球m在弹力作用下运动，即只有弹簧推力做功．
该同学设计实验如下：
首先进行如图甲所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小铁球m，静止时测得弹簧的伸长量为d．
在此步骤中，目的是要确定物理量 ______ ，用m、d、g表示为 ______ ．
接着进行如图乙所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小铁球m压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小铁球被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小铁球在空中运动的水平距离为L．
小铁球的初动能E_k1= ______ ，小铁球的末动能E_k2= ______ ．
弹簧对小铁球做的功W= ______ ．（用m、x、d、g表示）
对比W和E_k2-E_k1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”，即在实验误差允许范围内，外力所做的功等于物体动能的变化．

难度：中等

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3．某同学采用如图1所示的装置进行了有关“动能定理”研究的实验．其步骤如下：

1、按图1把实验器材安装好，不挂配重，反复移动垫木直到小车能够做匀速直线运动；
2、把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为100g的配重．接通电源，放开小车，电火花计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点．从某点A开始，此后在纸带上每隔4个点取一个计数点，依次标为B、C、D…；
3、测量出B、C、D、…各点与A点的距离，分别记为x₁、x₂、x₃、…；
4、用配重受到的重力分别乘以x₁、x₂、x₃、…，得到配重重力所做的功W₁、W₂、W₃、…；（重力加速度g=9.80m/s²）
5、求出B、C、D、…各点速度的大小，分别记为v₁、v₂、v₃、…，再求出它们的平方v₁²、v₂²、v₃²、…；
6、用纵坐标表示速度的平方v²，横坐标表示配重重力所做的功W，作出v²-W图象．
（以下计算保留到小数点后两位）
（1）步骤1的目的是 ______
（2）在步骤4中，该同学测得x₄=40.00cm，则配重重力所做的功W₄______ J
（3）该同学得到的v²-W图象如图2所示．通过图象可知，打A点时对应小车的速度v₀= ______ m/s
（4）小车的质量M= ______ kg．

难度：中等

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4．某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，
（1）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，则：沙和沙桶的总质量m应 ______ （填：远大于、远小于或等于）滑块的质量M，实验时首先要做的步骤是 ______ ．
（2）实验时，应该先 ______ ，再 ______ （填：释放纸带或接通电源）．

难度：中等

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5．某实验小组用如图1所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力．

（1）为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是 ______ ．
A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B．实验操作时要先放小车，后接通电源
C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好
D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
（2）除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有 ______ ．
（3）如图2为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究“动能定理”．已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g．图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m．请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来 ______ ．

难度：中等

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6． “探究功与物体速度变化的关系”的实验如图甲所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．

（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、 ______ （填测量工具）和 ______ 电源（填“交流”或“直流”）．
（2）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车的速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是 ______ ．
A．橡皮筋处于原长状态 B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处 D．小车已过两个铁钉的连线
（3）在正确操作情况下，需要垫起木板的一端平衡摩擦，平衡摩擦时，小车是否要拖着纸带穿过打点计时器进行？ ______ （填“是”或“否”），平衡摩擦的目的是 ______ ．实验时打在纸带上的点并不都是均匀的，如图乙所示．为了测量小车获得的速度，应选用纸带的 ______ 部分进行测量（根据下面所示的纸带回答，并用字母表示）．

难度：中等

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7．某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：
①摆好实验装置如图所示．
②将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．
③在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上．
④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带．
（1）在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条．经测量、计算，得到如下数据：
①第一个点到第N个点的距离为40.0cm．
②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s．
该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出：拉力对小车做的功为 ______ J，小车动能的增量为 ______ J．（结果均保留两位有效数字）
（2）此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的三个主要原因是：
① ______ ；② ______ ；③ ______ ．

难度：中等

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8．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1所示．实验过程中有平衡摩擦力的步骤，并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，即分别为W₀、2W₀、3W₀、4W₀…

（1）实验中首先通过调整木板倾斜程度以平衡摩擦力，目的是 ______ （填写字母代号）．
A．为了释放小车后小车能做匀加速运动
B．为了增大橡皮筋对小车的弹力
C．为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功
D．为了使小车获得较大的动能
（2）图2是在正确操作情况下打出的一条纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一部分，已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度v_m= ______ m/s（保留3位有效数字）．

（3）几名同学在实验中分别得到了若干组橡皮筋对小车做的功W与小车获得最大速度v_m的数据，并利用数据绘出了图丙给出的四个图象，你认为其中正确的是 ______ ．

难度：中等

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9．用如图（甲）所示的实验装置来验证动能定理，

（a）该装置中的错误有：
① ______ ② ______ ③ ______ ．
（b）纠正装置错误后，为消除摩擦力的影响，实验前必须进行平衡摩擦力：将小车水平静止地放在长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），直到小车 ______ ．
（c）消除摩擦力的影响后，重新进行正确的操作，设砂与砂桶的质量为m，小车的质量为M，从静止释放小车，测得小车运动距离S，小车速度为v，设重力加速度为g，（设M＞＞m），则验证动能定理的表达式为： ______ （用所给的字母表达）．

难度：中等

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10．某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了图1所示的实验装置．数字计时器

（1）将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查是否调平的方法是 ______ ．
（2）如图2所示，游标卡尺测得遮光条的宽度△d= ______ cm；实验时，将橡皮条挂在滑块的挂勾上，向后拉伸一定的距离，并做好标记，以保证每次拉伸的距离恒定．现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过光电门的时间为△t，则滑块最后匀速运动的速度表达式为 ______ （用字母表示）．
（3）逐条增加橡皮条，记录每次遮光条经过光电门的时间，并计算出对应的速度．则画出的W-v²图象应是 ______ ．

难度：中等

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测量点	\(0\)	\(A\)	\(B\)	\(C\)	\(D\)	\(E\)
\(s/cm\)	\(0.00\)	\(1.51\)	\(3.20\)	\(5.06\)	\(7.15\)	\(9.41\)