高中物理 第七章 曲線運動 作業(yè)17 實驗：探究功與速度變化的關(guān)系 2

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE課時作業(yè)(十七)一、選擇題1．關(guān)于“探究功與速度變化的關(guān)系"的實驗中，下列敘述正確的是（)A．每次實驗必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B．每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C．放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平D．先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出答案D解析本實驗無需測出橡皮筋具體做功的數(shù)值，只要測出以后每次實驗橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足夠了，A項錯誤;每次實驗橡皮筋拉伸的長度必須保持一致，才能保證每次實驗時,橡皮筋做的功是第一次的整數(shù)倍，B項錯誤；小車運動過程中會受到阻力,只有使木板傾斜到一定程度，才能減小誤差，C項錯誤；實驗時，應(yīng)該先接通電源，讓打點計時器開始工作，然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，D項正確．2．(多選）在本實驗中，小車在運動中會受到阻力作用．這樣，在小車沿木板滑行的過程中，除橡皮筋對其做功以外，還有阻力做功,這樣便會給實驗帶來誤差，在實驗中解決的辦法是使木板略微傾斜．下面說法中正確的是（)A．木板只要稍微傾斜一下即可，沒有什么嚴(yán)格的要求B．木板的傾斜角度在理論上應(yīng)滿足下面條件：即重力沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車受到的阻力C．如果小車在傾斜的木板上能做勻速運動，則木板的傾斜程度是符合要求的D．其實木板不傾斜，問題也不大，因為實驗總是存在誤差的答案BC解析平衡摩擦力常用墊高長木板固定打點計時器的一端的方法．若小車可在傾斜長木板上做勻速運動，則表明重力沿斜面向下的分力正好平衡摩擦力，B、C項正確．3．(多選）在“探究功與速度變化的關(guān)系"的實驗中，某同學(xué)在一次實驗中得到了一條如圖所示的紙帶，這條紙帶上的點兩端密，中間疏，出現(xiàn)這種情況的原因可能是（)A．電源的頻率不穩(wěn)定B．木板傾斜程度太大C．沒有使木板傾斜或傾斜角太小D．小車受到的阻力大于重力沿斜面下滑的分力答案CD解析小車在橡皮筋作用下做加速運動,在橡皮筋恢復(fù)原長以后小車做減速運動,說明小車受到的阻力大于重力沿斜面下滑的分力，沒有將木板傾斜或傾斜角太小,故C、D項正確．4．(多選）在用如圖所示的裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗時，下列說法正確的是（）A．為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高,使小車?yán)┻^打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動B．為簡便起見，每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣C．可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值D．可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值E．實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源F．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度G．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度答案ABCF解析適當(dāng)墊高小車一端,當(dāng)小車勻速運動時，小車的重力沿斜面的分力與摩擦力平衡．實驗中要求橡皮筋規(guī)格相同，拉伸長度相同即每根橡皮筋做功相等，所以只需通過改變條數(shù)就可以改變做功的數(shù)值,應(yīng)用打點計時器時應(yīng)該先接通電源再釋放紙帶．當(dāng)橡皮筋松馳時，即加速結(jié)束時,小車做勻速運動,此時速度即為小車獲得的最大速度．5．小明和小帆同學(xué)利用如圖所示的裝置探究功與速度的變化關(guān)系，對于橡皮筋和小車連接的問題，小明和小帆同學(xué)分別有兩種接法，你認(rèn)為正確的是________（填“甲”或者“乙”）答案甲解析橡皮筋不能拴在釘子上，所以甲的接法正確．6．在探究功與物體速度變化的關(guān)系實驗中作出W－v2圖像如圖所示，符合實際的是（）答案B解析實驗證明，力做的功W與物體速度v的二次方成正比,即W∝v2，故作出的W－v2圖像為一條過原點的傾斜直線，B項正確．7．下圖中所示為與小車相連,穿過打點計時器的一條紙帶，紙帶上的點距并不都是均勻的，下面說法中正確的是（)①紙帶的左端是與小車相連的②紙帶的右端是與小車相連的③利用E、F、G、H、I、J這些點之間的距離來確定小車的速度④利用A、B、C、D這些點之間的距離來確定小車的速度A．①③ B．②④C．①④ D．②③答案B解析小車先加速后勻速，加速時速度小，點子密集，故紙帶右端與小車相連,確定小車速度時，小車應(yīng)勻速運動，故應(yīng)該用A、B、C、D點確定小車速度，故選B.二、非選擇題8．如圖所示，用橡皮筋拉動小車的裝置，探究做功與物體速度變化的關(guān)系，回答下面問題:（1)長木板稍微傾斜的目的是_____________________________________________________，對傾斜角度的要求是：小車無橡皮筋拉時恰能在木板上________；實驗時，小車每次要被拉到________（選填“不同”或“同一”）位置松手；改變橡皮筋彈力做功的辦法是靠增加系在小車上的________．(2)如圖所示是某次操作正確的情況下,在頻率為50Hz的電源下打點計時器記錄的一條紙帶,為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________(填“A－F”或“F－I"）部分進行測量，速度大小為________m/s。（3）用圖像法探究做功與物體速度變化的關(guān)系,分別試探畫出W與v、W與v2、W與v3等間關(guān)系的圖像,找出圖像是________的那一組,從而確定功與速度的關(guān)系．答案(1)用重力沿斜面向下的分力平衡摩檫力勻速下滑同一橡皮筋條數(shù)（2)F－I0.76(3）直線解析(1)實驗中為了克服摩擦力的影響，要將放置打點計時器的一端適當(dāng)墊高,使重力沿平行木板方向的分力與小車受到的摩擦力相抵消．實驗時，通過改變橡皮筋的條數(shù)，來改變對小車的做功值，為了使橡皮筋對小車做的功與其條數(shù)成正比，應(yīng)將小車每次拉到同一位置由靜止釋放．(2)小車的速度應(yīng)為橡皮筋對小車作用完畢時小車的速度,此時小車做勻速直線運動，故應(yīng)選F－I段．速度大小v＝eq\f(1.52×10－2,0.02）m/s＝0。76m/s.（3）圖像是直線才能直觀的判斷規(guī)律．9．某同學(xué)在實驗室用如圖甲所示的裝置，研究有關(guān)合力做功與速度的關(guān)系．(1)如圖甲，小車的質(zhì)量為M，沙和沙桶的質(zhì)量為m,為了使繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，應(yīng)滿足條件________．（2)在實驗中，該同學(xué)先接通打點計時器的電源，再放開紙帶，巳知交流電的頻率為50Hz。如圖乙是打出的一條紙帶：O為起點，A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙,則打B點時小車的速度為__________m/s，從開始運動到打至B點時，繩的拉力對小車做功W＝________J．（保留三位有效數(shù)字，g＝9。8m/s2）(3)在沒有平衡摩擦力的情況下,計算出繩的拉力對小車做功值比小車所受的合力功__________(填“偏大”或“偏小"）答案（1)M?m（2)0。9980。505(3）偏大解析（2)vB＝eq\f(xAC,2T)＝0。998m/s，拉力對小車做功W＝FxOB＝mgxOB＝0。505J(3）在沒有平衡摩擦力的情況下，繩對小車的拉力大于小車所受的合力,使做功值偏大．10．質(zhì)量為1kg的重物自由下落，通過打點計時器在紙帶上記錄運動過程，打點計時器所接電源為6V、50Hz的交流電源,如圖甲所示，紙帶上O點為重物自由下落時紙帶打點的起點,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點之間的距離依次為31。4、70.6、125。4、195。9、282.1、383。8、501。2，單位為mm.則：(1)求出B、C、D、E、F各點速度，并填入下表：計數(shù)點BCDEFv/（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,并填入下表：計數(shù)點BCDEFW/J(3)適當(dāng)選擇坐標(biāo)軸，在圖乙中作出物體重力做的功與物體速度之間的關(guān)系圖像．圖中縱坐標(biāo)表示________，橫坐標(biāo)表示________，由圖可得重力所做的功與________成________關(guān)系．答案（1)1.181。571。962。352。74（2)0.691。231.922.763。76(3）如圖所示，重力做的功WG物體速度的平方v2物體速度的平方v2正比解析（1）各點速度可由公式v＝eq\f(Δx，Δt)求出vB＝eq\f（AC,Δt）＝eq\f(（125。4－31。4）×10－3,4×0.02）m/s≈1。18m/s同理vC≈1.57m/s，vD≈1。96m/svE≈2。35m/s，vF≈2。74m/s(2)重力做的功由W＝mgΔx求出WB＝mgOB＝1×9。8×70.6×10－3J≈0.69J，同理可求出WC＝1.23J,WD＝1。92J，WE＝2。76J，WF＝3。76J。11．現(xiàn)有以下器材：小球、弧形光滑軌道、刻度尺、鉛筆、白紙、復(fù)寫紙、鐵架臺、重錘等,試探究能否設(shè)計一個實驗,探究合外力的功與物體速度的關(guān)系．并說明:（1）實驗方案：（2）探究功與速度的方法．解析（1)實驗方案:①如圖固定好軌道，讓其末端保持水平②讓小球從軌道的某一高度h處由靜止?jié)L下，最后落在置于水平面上的白紙及復(fù)寫紙上．③記下小球釋放點及最后落點的位置，用刻度尺測出釋放點的高度h及落點P到O點的距離x.④多次改變小球的釋放點位置，記錄并測量每次的h、x的值．（2)探究方法：①由小球的落點P到O點的距離可求得平拋的初速度v＝eq\f(x,t），由下落的高度h，可求沿軌道運動中合力（重力）的功W＝mgh，t一定，mg一定,所以h與x的關(guān)系反映了W與v的關(guān)系．②在坐標(biāo)紙上建立h－x坐標(biāo)系，描出一系列點．③用平滑的曲線連接各個點．④可嘗試作出h－x2,h－x3或h－eq\r(x）圖線，探究功與速度的關(guān)系．12．如圖所示，汽車已成為人們外出的重要交通工具之一，評價汽車性能的主要指標(biāo)有動力性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、制動性等，其中制動性主要是指在良好的路面上，汽車迅速降低車速直到停車的距離，表中記錄的是汽車以不同速率行駛時，制動后所經(jīng)過的距離．汽車速率v/(km·h－1）制動距離s/m101204401650256036請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，用圖像分析推斷克服阻力做功與汽車速率變化之間的關(guān)系．解析制動過程中阻力不變，設(shè)每制動1m，克服阻力做的功為W1、則制動4m、16m、25m、36m，克服阻力做的功分別為4W1、16W1、25W1、36W1，作出W－v圖像如下圖所示．可見W與v不是正比關(guān)系，猜想W與v2成正比，作出W－v2圖像如下圖所示．可見W與v2成正比．13．某同學(xué)利用圖示裝置探究外力做功與物體動能的關(guān)系．在水平光滑的桌面上固定豎直的擋板可以安裝多個相同的水平彈簧,如果讓小車壓縮彈簧，釋放小車后，彈簧的彈力對小車做功，可使小車的動能增加．已知彈簧剛恢復(fù)原長時，小車即到達最大速度，此處放置的電腦測速儀可以迅速測出小車的速度．現(xiàn)有5條完全相同的彈簧(圖中只畫出兩條）可以完成實驗．第一次在小車和豎直擋板之間放一條彈簧,推動小車壓縮彈簧Δx后，由靜止迅速釋放小車，測出小車的速度為v1；第二次放兩條彈簧,也壓縮Δx后，由靜止釋放小車,測出小車的速度為v2；……現(xiàn)已測得四組數(shù)據(jù)，其中還欠缺一組數(shù)據(jù)，如下表所示：彈簧的條數(shù)12345彈力做的功W02W03W04W05W0速度vn/m·s－10。2000.2830。3460。447速度的平方vn2/m2·s－20.04000。08010.1200.200(1）請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)作出W－v2圖像；(2)由W－v2圖像可知，W與v2的關(guān)系是________．（3）請你根據(jù)已探知的規(guī)律，由圖像對應(yīng)的值將v4及v42分別填入表中對應(yīng)的空白處．答案（1)圖像如圖（2)W與v2成正比(3）0。4000。16014．某實驗小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行．打點計時器的工作頻率為50Hz.(1)實驗中木板略微傾斜，這樣做是為了（）A．使釋放小車后，小車能勻加速下滑B．增大小車下滑的加速度C．可使得橡皮筋做的功等于合力對小車做的功D．可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動(2）實驗中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……，合并起來掛在小車的前端進行多次實驗,每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫判≤嚕训?次只掛1條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功記為W1，第二次掛2條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功為2W1，……：橡皮筋對小車做功后使小車獲得的速度可由打點計時器打出的紙帶測出．根據(jù)第四次的紙帶（如圖所示）求得小車獲得的速度為_____