探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系

1.利用重錘下落探究外力做功與物體動能變化實驗中,下面敘述正確的是( )
A.應(yīng)該用天平稱出物體的質(zhì)量
B.應(yīng)該選用點跡清晰、特別是第一點沒有拉成長條的紙帶
C.操作時應(yīng)先放紙帶再通電
D.打點計時器應(yīng)接在電壓為4~6 V的直流電源上
【答案】B
【解析】因為要記錄重錘自由下落的情況,所以操作時應(yīng)先通電再放紙帶.且用交流電源,因求證mgh=mv2,故不需要稱物體的質(zhì)量.
2.質(zhì)量為1 kg的物體,放置動摩擦因數(shù)為0.2的水平面上,在水平拉力的作用下由靜止開始運動,水平拉力做的功W和物體發(fā)生的位移s之間的關(guān)系如圖所示,重力加速度為10 m/s2,則下列說法正確的是( )

A.s=3 m時速度大小為2 m/s
B.s=9 m時速度大小為4 m/s
C.OA段加速度大小為3 m/s2
D.AB段加速度大小為3 m/s2
【答案】C
【解析】合外力做的功包括拉力和摩擦力做的功,故不能直接套用動能定理分析.由W=Fs,結(jié)合圖象可得FOA=5 N,FAB=2 N,f=μmg=2 N,故OA段勻加速運動,加速度a==3 m/s2,v3==3 m/s,AB段勻速運動,加速度為零.
3.(2017江蘇卷)一小物塊沿斜面向上滑動,然后滑回到原處.物塊初動能為Ek0,與斜面間的動摩擦因數(shù)不變,則該過程中,物塊的動能Ek與位移x關(guān)系的圖線是( )

A B C D
【答案】C
【解析】設(shè)斜面的傾角為θ,物塊的質(zhì)量為m,取沿斜面向上為位移正方向.根據(jù)動能定理可得,上滑過程中:-mgxsin θ-μmgxcos θ=Ek-Ek0,所以Ek=Ek0-(mgsin θ+μmgcos θ)x;下滑過程中:mgx′sin θ-μmgx′cos θ=Ek-0,所以Ek=(mgsin θ-μmgcos θ)x′.根據(jù)能量守恒定律可得,最后的總動能減小,故C正確.
4.(多選)質(zhì)量為1 kg的物體以某一初速度在水平地面上滑行
,由于受到地面摩擦阻力的作用,其動能隨位移變化的圖線如圖所示,g取10 m/s2,則物體在水平地面上( )

A.所受合力大小為5 N
B.滑行的總時間為4 s
C.滑行的加速度大小為1 m/s2
D.滑行的加速度大小為2.5 m/s2
【答案】BD
【解析】由題圖可知,物體前進20 m,動能由50 J變?yōu)榱?span lang="EN-US">,由動能定理得F×20 m=0-50 J,所以F=-2.5 N,即物體所受的合力大小為2.5 N,A錯誤.物體的加速度大小a=
=2.5 m/s2,C錯誤,D正確.由于物體的初速度v0=
m/s=10 m/s,故滑行時間t=
s=4 s,B正確.
故選BD.
5.(1)在探究動能定理的實驗中,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.
④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.
⑤由上面的h和v分別計算__________________和________________,看兩者______________________.