2015年湖北高考物理復習：外力做功和動能

湖北2015年高考物理復習：外力做功和動能

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　　1.在利用自由落體運動“探究物體做功與動能變化的關系”的實驗中，下列物理量需要用工具直接測量的有(　　)

　　A.重錘的質(zhì)量

　　B.重力加速度

　　C.重錘下落的高度

　　D.與重錘下落高度對應的重錘的瞬時速度

　　2.在做“探究物體做功與動能變化的關系”的實驗中，發(fā)現(xiàn)重力做的功總是大于重錘增加的動能，造成這種現(xiàn)象的原因是(　　)

　　A.選用的重錘質(zhì)量過大

　　B.選用的重錘質(zhì)量過小

　　C.空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力

　　D.實驗時操作不精細，實驗數(shù)據(jù)測量不準確

　　二、非選擇題

　　3.在“探究物體做功與動能變化的關系”的實驗中，實驗裝置已安裝完畢，請完成如下實驗操作：

　　(1)將紙帶穿過打點計時器的________，紙帶下端固定在重錘上，上端用手提住，紙帶不與限位孔接觸.

　　(2)接通打點計時器的電源使它工作，讓紙帶從________狀態(tài)開始釋放，計時器在紙帶上打出一系列的點.

　　(3)更換紙帶重復進行四次實驗，從打出的幾條紙帶中挑選第1、2點距離接近________mm、并且點跡清晰的紙帶進行下面的測量.

　　(4)取紙帶上的第1個點記為O，在第1個點后距離較遠處任意選取一點P，記P點為n，用刻度尺測出________的距離h.

　　(5)打點計時器工作電源頻率為50 Hz，則打點間隔時間為________s.根據(jù)公式________計算出P點的速度v.

　　(6)由上面的h和v分別計算________和________，看兩者________.

　　(7)在其他紙帶上再另選幾個點，重復步驟(4)、(5)、(6).

　　4.在利用打點計時器探究“物體做功與動能變化的關系”的實驗中，如果紙帶上前面幾點比較密集，不夠清晰，可舍去前面的比較密集的點，在后面取一段打點較為清晰的紙帶，同樣可以驗證，如圖1所示，取O點為起始點，各點間的間距已量出并標在紙帶上，所用交流電的頻率為50 Hz，重物的質(zhì)量為m kg.

　　圖1

　　(1)打A點時，重物下落速度為vA=________，重物動能EkA________.

　　(2)打F點時，重物下落速度為vF=________，重物動能EkF=________

　　(3)打點計時器自打下A點開始到打出F點，重物重力做的功為______，動能的增加量為________.

　　(4)根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重物從打點計時器打出A點到打出F點的過程中，得到的結論是_____________________________________________

　　________________________________________________________________________.

　　5.質(zhì)量為1 kg的重物自由下落，通過打點計時器在紙帶上記錄下運動過程，打點計時器所接電源為6 V、50 Hz的交流電源，如圖2所示，紙帶上O點為重物自由下落時打點的起點，選取的計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個點(圖中未畫出)，各計數(shù)點與O點的距離依次為31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，單位為mm，重力加速度為9.8 m/s2，則

　　圖2

　　圖3

　　(1)求出B、C、D、E、F各點速度并填入下表.

　　計數(shù)點 B C D E F 速度(m·s-1) (2)求出物體下落時從O點到圖中各點過程中重力所做的功.

　　計數(shù)點 B C D E F 功(J) (3)適當選擇坐標軸，在圖3中作出重力做的功與速度的相關量之間的關系圖.

　　圖中縱坐標表示____________，橫坐標表示____________，由圖可得重力所做的功與____________成________關系.

　　參考答案：

　　1.C　2.C

　　3.(1)限位孔并在復寫紙下面經(jīng)過

　　(2)靜止　(3)2　(4)O點到P點

　　(5)0.02

　　(6)重錘重力做的功WG=mgh　重錘動能增加量ΔEk=mv2　是否近似相等

　　解析　為了在紙帶上留下清晰的點，(1)中應填“限位孔并在復寫紙下面經(jīng)過”;在數(shù)據(jù)處理中需測量物體的下落高度，所以必須保證物體(紙帶)從“靜止”狀態(tài)開始釋放;開始下落的前兩個點間距離應滿足Δh=gT2=×10 m/s2×(0.02 s)2=2 mm.所以(3)中應填“2”;在計算下落過程中外力做功時需找到下落高度，即應測出O點到P點的距離h;由于交流電源的頻率為50 Hz，則打點間隔為 s即0.02 s，測P點速度時，應根據(jù)勻變速運動中某段時間的平均速度即為中間時刻的瞬時速度，即v=求得;在驗證時應計算出外力的功即重力做功mgh和下落對應高度獲得的動能mv2，然后看二者在誤差允許范圍內(nèi)是否相等.

　　4.(1)1.30 m/s　0.85m J

　　(2)2.28 m/s　2.60m J

　　(3)1.75m J　1.75m J

　　(4)見解析

　　解析　本題考查實驗數(shù)據(jù)的處理問題.重物在各點的速度可由前后相鄰的兩段時間內(nèi)的平均速度計算，再由Ek=mv2計算出其動能;測出相對應的物體下落的高度h，便可求出重力的功，然后比較，便可得出本實驗的結論.

　　(1)vA== m/s=1.30 m/s

　　EkA=mv=m×1.32 J=0.85 m J.

　　(2)vF== m/s=2.28 m/s

　　EkF=mv=m×2.282 J=2.60m J.

　　(3)WG=mghAF=m×9.8×(2.79+3.19+3.58+3.97+4.37)×10-2J≈1.75m J.

　　ΔEk=EkF-EkA=2.60 m J-0.85m J=1.75m J

　　(4)因為在實驗誤差范圍內(nèi)WG=ΔEk，即重力做的功等于物體動能的變化.

　　5.(1)1.18　1.57　1.96　2.35　2.74

　　(2)0.69　1.23　1.92　2.76　3.76

　　(3)如下圖所示

　　重力做的功WG　速度的平方v2　速度的平方v2　正比

　　解析　(1)各點速度由公式v==，求出

　　vB== m/s≈1.18 m/s

　　同理vC≈1.57 m/s，vD≈1.96 m/s，vE≈2.35 m/s，vF≈2.74 m/s

　　(2)重力做的功由W=mgΔx求出

　　WB=mg=1×9.8×70.6×10-3 J≈0.69 J

　　同理WC≈1.23 J，WD≈1.92 J，WE≈2.76 J，WF≈3.76 J