2015年湖北高考物理复习：外力做功和动能

湖北2015年高考物理复习：外力做功和动能

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　　1.在利用自由落体运动“探究物体做功与动能变化的关系”的实验中，下列物理量需要用工具直接测量的有(　　)

　　A.重锤的质量

　　B.重力加速度

　　C.重锤下落的高度

　　D.与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度

　　2.在做“探究物体做功与动能变化的关系”的实验中，发现重力做的功总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是(　　)

　　A.选用的重锤质量过大

　　B.选用的重锤质量过小

　　C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力

　　D.实验时操作不精细，实验数据测量不准确

　　二、非选择题

　　3.在“探究物体做功与动能变化的关系”的实验中，实验装置已安装完毕，请完成如下实验操作：

　　(1)将纸带穿过打点计时器的________，纸带下端固定在重锤上，上端用手提住，纸带不与限位孔接触.

　　(2)接通打点计时器的电源使它工作，让纸带从________状态开始释放，计时器在纸带上打出一系列的点.

　　(3)更换纸带重复进行四次实验，从打出的几条纸带中挑选第1、2点距离接近________mm、并且点迹清晰的纸带进行下面的测量.

　　(4)取纸带上的第1个点记为O，在第1个点后距离较远处任意选取一点P，记P点为n，用刻度尺测出________的距离h.

　　(5)打点计时器工作电源频率为50 Hz，则打点间隔时间为________s.根据公式________计算出P点的速度v.

　　(6)由上面的h和v分别计算________和________，看两者________.

　　(7)在其他纸带上再另选几个点，重复步骤(4)、(5)、(6).

　　4.在利用打点计时器探究“物体做功与动能变化的关系”的实验中，如果纸带上前面几点比较密集，不够清晰，可舍去前面的比较密集的点，在后面取一段打点较为清晰的纸带，同样可以验证，如图1所示，取O点为起始点，各点间的间距已量出并标在纸带上，所用交流电的频率为50 Hz，重物的质量为m kg.

　　图1

　　(1)打A点时，重物下落速度为vA=________，重物动能EkA________.

　　(2)打F点时，重物下落速度为vF=________，重物动能EkF=________

　　(3)打点计时器自打下A点开始到打出F点，重物重力做的功为______，动能的增加量为________.

　　(4)根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重物从打点计时器打出A点到打出F点的过程中，得到的结论是_____________________________________________

　　________________________________________________________________________.

　　5.质量为1 kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录下运动过程，打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交流电源，如图2所示，纸带上O点为重物自由下落时打点的起点，选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出)，各计数点与O点的距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为mm，重力加速度为9.8 m/s2，则

　　图2

　　图3

　　(1)求出B、C、D、E、F各点速度并填入下表.

　　计数点 B C D E F 速度(m·s-1) (2)求出物体下落时从O点到图中各点过程中重力所做的功.

　　计数点 B C D E F 功(J) (3)适当选择坐标轴，在图3中作出重力做的功与速度的相关量之间的关系图.

　　图中纵坐标表示____________，横坐标表示____________，由图可得重力所做的功与____________成________关系.

　　参考答案：

　　1.C　2.C

　　3.(1)限位孔并在复写纸下面经过

　　(2)静止　(3)2　(4)O点到P点

　　(5)0.02

　　(6)重锤重力做的功WG=mgh　重锤动能增加量ΔEk=mv2　是否近似相等

　　解析　为了在纸带上留下清晰的点，(1)中应填“限位孔并在复写纸下面经过”;在数据处理中需测量物体的下落高度，所以必须保证物体(纸带)从“静止”状态开始释放;开始下落的前两个点间距离应满足Δh=gT2=×10 m/s2×(0.02 s)2=2 mm.所以(3)中应填“2”;在计算下落过程中外力做功时需找到下落高度，即应测出O点到P点的距离h;由于交流电源的频率为50 Hz，则打点间隔为 s即0.02 s，测P点速度时，应根据匀变速运动中某段时间的平均速度即为中间时刻的瞬时速度，即v=求得;在验证时应计算出外力的功即重力做功mgh和下落对应高度获得的动能mv2，然后看二者在误差允许范围内是否相等.

　　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)见解析

　　解析　本题考查实验数据的处理问题.重物在各点的速度可由前后相邻的两段时间内的平均速度计算，再由Ek=mv2计算出其动能;测出相对应的物体下落的高度h，便可求出重力的功，然后比较，便可得出本实验的结论.

　　(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)因为在实验误差范围内WG=ΔEk，即重力做的功等于物体动能的变化.

　　5.(1)1.18　1.57　1.96　2.35　2.74

　　(2)0.69　1.23　1.92　2.76　3.76

　　(3)如下图所示

　　重力做的功WG　速度的平方v2　速度的平方v2　正比

　　解析　(1)各点速度由公式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