2024年高考物理實驗探究功與速度變化的關(guān)系針對訓(xùn)練含解析

《試驗：探究功與速度變更的關(guān)系》針對訓(xùn)練1．某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在試驗桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變更的關(guān)系。此外還打算了打點計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的試驗裝置如圖所示。（1）若要完成該試驗，必需的試驗器材還有哪些___________。（2）試驗起先時，他先調(diào)整木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行．他這樣做的目的是下列的哪個________（填字母代號）。A．避開小車在運動過程中發(fā)生抖動B．可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力（3）平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)覺小車運動過快，致使打出的紙帶上點數(shù)太少，難以選到合適的點計算小車速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本試驗的器材提出一個解決方法：______________________。（4）他將鉤碼重力做的功當(dāng)成細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次試驗發(fā)覺拉力做功總是要比小車動能增量大一些，這一狀況可能是下列哪些緣由造成的________（填字母代號）。A．在接通電源的同時釋放了小車B．小車釋放時離打點計時器太近C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D．鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力【答案】（1）帶有砝碼的天平（2）D（3）在小車上加適量的砝碼（4）CD【解析】（1）試驗須要測量小車的位移，所以須要刻度尺；另外須要表示小車動能的變更，所以須要測量小車的質(zhì)量，因此須要帶有砝碼的天平。（2）試驗中調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)繩與木板平行，可在平衡摩擦力后使細(xì)繩的拉力等于小車所受的合力，假如不平行，細(xì)繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，變更了摩擦力就不能使細(xì)繩拉力等于小車所受的合力，D項正確。（3）紙帶上點數(shù)過少，說明小車的加速度較大，應(yīng)適當(dāng)減小加速度，因此須要在小車上加適量的砝碼來達到增大質(zhì)量、減小加速度的目的。（4）拉力做功大于小車動能的增量，緣由可能是由于小車運動過程中受到的阻力沒有被完全平衡；另一個緣由是鉤碼的重力做功，沒有完全轉(zhuǎn)化為小車的動能，鉤碼自身的動能也在增大，C、D項正確。2．某試驗小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度。試驗步驟：①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示。在A端向右拉動木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；③變更滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②；試驗數(shù)據(jù)如表所示：G/N1.502.002.503.504.00F/N0.590.830.991.371.61④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h；⑤滑塊由靜止釋放后起先運動并最終停在木板上的D點（未與滑輪碰撞），測量C、D間的距離s。完成下列作圖和填空：（1）依據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F－G圖線。（2）由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________（保留兩位有效數(shù)字）。（3）滑塊最大速度的大小v＝________（用h、s、μ和重力加速度g表示）?！敬鸢浮浚?）見解析（2）0.40（0.38～0.42均正確）（3）【解析】（1）依據(jù)表中數(shù)據(jù)描點作出圖象如圖所示。（2）依據(jù)F＝μG可知，圖象的斜率表示滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)，由圖可知動摩擦因數(shù)為0.40（0.38～0.42均正確）。（3）依據(jù)滑塊在木板上滑動的總距離為s，由于重物P離地面的高度為h，所以加速過程的距離也為h，在此后的過程中滑塊在滑動摩擦力的作用下做勻減速運動，直到靜止。依據(jù)運動學(xué)公式v2－veq\o\al(2,0)＝2ax可得，v2－0＝2μg（s－h(huán)），解得v＝。3．如圖甲所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)試驗思想、原理及操作，進行“探究合外力做功和動能變更的關(guān)系”的試驗：（1）為達到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩和托盤，通過調(diào)整墊片的位置，變更長木板傾斜程度，依據(jù)打出的紙帶推斷小車是否做________運動。（2）連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過試驗得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G。試驗時小車所受拉力為0.2N，小車的質(zhì)量為0.2kg。請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變更ΔEk，補填表中空格（結(jié)果保留至小數(shù)點后第四位）。O—BO—CO—DO—EO—FW/J0.04320.05720.07340.0915ΔEk/J0.04300.05700.07340.0907分析上述數(shù)據(jù)可知：在試驗誤差允許的范圍內(nèi)W＝ΔEk，與理論推導(dǎo)結(jié)果一樣。（3）試驗前已測得托盤的質(zhì)量為7.7×10－3kg，試驗時該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為________kg（g取9.8m/s2，結(jié)果保留至小數(shù)點后第三位）?！敬鸢浮浚?）勻速直線運動（2）0.1115J0.1105J（3）0.015kg【解析】（1）為保證拉力等于小車受到的合力，需平衡摩擦力，即將長木板左端適當(dāng)墊高，輕推小車，使小車做勻速直線運動。（2）拉力做的功為W＝FxOF＝0.2N×0.5575m＝0.1115J，F(xiàn)點的瞬時速度為vF＝＝eq\f(0.6677m－0.4575m,2×0.1s)＝1.051m/s，故F點的動能為EkF＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F)＝eq\f(1,2)×0.2×1.0512J＝0.1105J。（3）托盤和砝碼整體受重力和拉力，從O到F過程運用動能定理有（m＋m0）gxOF＝eq\f(1,2)（M＋m＋m0）veq\o\al(2,F)，代入數(shù)據(jù)解得m＝0.015kg。4．（多選）用如圖所示的裝置做“探究動能定理”的試驗時，下列說法正確的是A．為了平衡摩擦力，試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．每次試驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣C．可以通過變更橡皮筋的條數(shù)來變更拉力做功的數(shù)值D．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】ABC【解析】當(dāng)小車?yán)┻^打點計時器的紙帶做勻速運動時，沿長木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在試驗中可消退摩擦力的影響，A正確；由試驗原理可知，每次試驗橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣，B正確，試驗是通過變更橡皮筋的條數(shù)來變更拉力做功的，C正確；橡皮筋拉力做的總功等于小車動能的增加，此動能應(yīng)為小車獲得的最大動能，所以用打點計時器打下的紙帶測定的是小車的最大速度，D錯誤。5．在做“探究功與物體速度變更的關(guān)系”的試驗時，小車的質(zhì)量為m，運用橡皮筋6根，每次增加一根，試驗中W、v、v2的數(shù)據(jù)已填在下面表格中。Wv/m·s－1v2/m2·s－200010.800.6421.101.2131.281.6441.532.3451.763.1061.893.57（1）試在圖中作出相應(yīng)關(guān)系圖象。（2）從圖象可以得出的試驗結(jié)論是_________________________?！敬鸢浮浚?）見解析（2）W∝v2【解析】（1）將表中的數(shù)據(jù)分別描在圖甲、乙所示的兩個坐標(biāo)系中，然后在圖甲中用平滑曲線連接，在圖乙中用斜直線連接，并且使盡可能多的點分布在曲線上或?qū)ΨQ分布在直線兩側(cè)，如圖甲和乙所示。（2）從乙圖看出W∝v2。6．某同學(xué)在探究功與物體速度變更的關(guān)系試驗中，設(shè)計了如圖所示的試驗。將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過電火花計時器或打點計時器。先用手提著紙帶，使重物靠近計時器靜止。然后接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列小點。得到的紙帶如圖所示，O點為計時器打下的第1個點，該同學(xué)對數(shù)據(jù)進行了下列處理；取OA＝AB＝BC，并依據(jù)紙帶算出了A、B、C三點的速度分別為vA＝0.12m/s，vB＝0.17m/s，vC＝0.21m/s。依據(jù)以上數(shù)據(jù)你能否大致推斷W∝v2?【答案】能【解析】設(shè)由O到A的過程中，重力對重物所做的功為W，那么由O到B過程中，重力對重物所做的功為2W。由O到C過程中，重力對重物所做的功為3W。由計算可知，veq\o\al(2,A)＝1.44×10－2m2/s2，veq\o\al(2,B)＝2.89×10－2m2/s2，veq\o\al(2,C)＝4.41×10－2m2/s2，eq\f(v\o\al(2,B),v\o\al(2,A))≈2，eq\f(v\o\al(2,C),v\o\al(2,A))≈3，即veq\o\al(2,B)≈2veq\o\al(2,A)，veq\o\al(2,C)≈3veq\o\al(2,A)由以上數(shù)據(jù)可以判定W∝v2是正確的，也可以依據(jù)W－v2的圖線來推斷（如圖所示）。7．某愛好小組打算探究“合外力做功和物體速度變更的關(guān)系”，試驗前組員們提出了以下幾種猜想：①W∝v；②W∝v2；③W∝eq\r(v)。為了驗證猜想，他們設(shè)計了如圖甲所示的試驗裝置。PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個速度傳感器（用來測量物體每次通過Q點的速度）。在剛起先試驗時，小剛同學(xué)提出“不須要測出物體質(zhì)量，只要測出物體初始位置到速度傳感器的距離L和讀出速度傳感器的讀數(shù)v就行了”，大家經(jīng)過探討接受了小剛的建議。（1）請你說明小剛建議的理由：_______________。（2）讓物體分別從不同高度無初速釋放，測出物體初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…，讀出物體每次通過Q點的速度v1、v2、v3、v4…，并繪制了如圖乙所示的L－v圖像。若為了更直觀地看出L和v的變更關(guān)系，他們下一步應(yīng)當(dāng)作出________。A．L－v2圖像B．L－eq\r(v)圖像C．L－eq\f(1,v)圖像D．L－eq\f(1,\r(v))圖像（3）試驗中，木板與物體間摩擦力________（“會”或“不會”）影響探究的結(jié)果。【答案】（1）見解析（2）A（3）不會【解析】（1）若只有重力做功，則：mgLsinθ＝eq\f(1,2)mv2，等號的兩邊都有m，可以約掉，故不須要測出物體的質(zhì)量。若是重力和摩擦力做功，則：（mgsinθ－μmgcosθ）L＝eq\f(1,2)mv2，等號的兩邊都有m，可以約掉，故不須要測出物體的質(zhì)量。（2）接受表格方法記錄數(shù)據(jù)，合理繪制的Lv圖像是曲線，不能得出結(jié)論W∝v2。為了更直觀地看出L和v的變更關(guān)系，應(yīng)當(dāng)繪制L－v2圖像。故選A。（3）重力和摩擦力的總功W也與距離L成正比，因此不會影響探究的結(jié)果。8．在“探究動能定理”的試驗中，某試驗小組接受如圖甲所示的裝置，在水平氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩個光電門M、N，滑塊上固定一遮光條，細(xì)線繞過定滑輪與滑塊、力傳感器相連，力傳感器下方懸掛鉤碼，已知遮光條的寬度為d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量為m。（1）接通氣源，滑塊從A位置由靜止釋放，讀出遮光條通過光電門M、N的時間分別為t1、t2，力傳感器的示數(shù)為F，變更鉤碼質(zhì)量，重復(fù)上述試驗。①為探究在M、N間運動過程中細(xì)線拉力對滑塊做的功W和滑塊動量增量ΔEk的關(guān)系，還須要測量的物理量為______________________（寫出名稱及符號）；②利用試驗中干脆測量的物理量表示需探究的關(guān)系式為______________________。（2）保持鉤碼的質(zhì)量不變，變更光電門N的位置，重復(fù)試驗，依據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出從M到N的過程中細(xì)線拉力對滑塊做的功W與滑塊到達N點時速度的二次方v2的關(guān)系圖象，如圖乙所示，則圖線的斜率表示____________________，圖線在橫軸上的截距表示_________________。（3）下列不必要的試驗操作和要求有________。A．測量鉤碼的質(zhì)量B．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平C．調(diào)整滑輪細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行D．保證滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量【答案】（1）①兩個光電門的間距②FL＝eq\f(1,2)md2（eq\f(1,t\o\al(22,))－eq\f(1,t\o\al(12,))）（2）eq\f(m,2)滑塊經(jīng)過光電門M時速度的二次方（3）AD【解析】（1）①試驗要求拉力F做的功，依據(jù)W＝FL，須要測量兩個光電門的間距；②拉力F做的功：W＝FL，通過兩個光電門的速度分別為：vM＝eq\f(d,t1)、vN＝eq\f(d,t2)；故動能增加量為：ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(,N2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(M2,)＝eq\f(1,2)md2（eq\f(1,t\o\al(22,))－eq\f(1,t\o\al(12,))）；故須要探究的關(guān)系式為：FL＝eq\f(1,2)md2（eq\f(1,t\o\al(22,))－eq\f(1,t\o\al(12,))）；（2）依據(jù)動能定理，有：W＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(M2,)，故W－v2圖象的斜率為eq\f(m,2)，當(dāng)W＝0時，有：v2＝veq\o\al(M2,)，故圖線在橫軸上的截距表示滑塊經(jīng)過光電門M時速度的二次方；（3）由于有力傳感器干脆測量力的大小，故不須要測量鉤碼質(zhì)量，不須要保證滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量，故A、D步驟不是必需的；調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，可以保證合力等于拉力，故B步驟是必需的；調(diào)整滑輪細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行，保證拉力水平，故C步驟是必需的。9．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，汽車快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。請依據(jù)表中的數(shù)據(jù)，用圖象分析推斷克服阻力做功與汽車速率變更之間的關(guān)系。汽車速率v/（km·h－1）制動距離s/m101204401650256036【答案】W與v2成正比【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圖象如下圖所示?？梢奧與v不是正比關(guān)系，猜想W與v2成正比，作出W－v2圖象如下圖所示?？梢奧與v2成正比。10．用如圖所示的裝置，探究功與物體速度變更的關(guān)系。試驗時，先適當(dāng)墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮筋彈力的作用下被彈出，沿木板滑行。小車滑行過程中帶動通過打點計時器的紙帶，記錄其運動狀況。視察發(fā)覺紙帶前面部分點跡疏密不勻，后面部分點跡比較勻稱，回答下列問題：（1）適當(dāng)墊高木板是為了________。（2）通過紙帶求小車速度時，應(yīng)運用紙帶的____（選填“全部”“前面部分”或“后面部分”）。（3）若試驗做了n次，所用橡皮筋分別為1根、2根…n根，通過紙帶求出小車的速度分別為v1、v2…vn用W表示橡皮筋對小車所做的功，作出的W－v2圖線是一條過坐標(biāo)原點的直線，這說明W與v的關(guān)系是________?！敬鸢浮浚?）平衡摩擦力（2）后面部分（3）正比關(guān)系【解析】（1）為使橡皮筋對小車做的功等于合力對小車做的功，需利用小車重力沿木板方向分力平衡摩擦力。（2）試驗中須要求橡皮筋做功后小車獲得的速度，所以應(yīng)用紙帶的后面部分。（3）“過原點的直線”意味著縱橫坐標(biāo)軸對應(yīng)的兩個量成正比關(guān)系。11．某試驗小組用圖試驗裝置探究合力做功與動能變更的關(guān)系。鐵架臺豎直固定放置在水平桌面上，長木板一端放置在水平桌面邊緣P處，另一端放置在鐵架臺豎直鐵桿上，使長木板傾斜放置，長木板P處放置一光電門，用光電計時器記錄滑塊通過光電門時的擋光時間。試驗步驟是：a．用游標(biāo)卡尺測出滑塊的擋光寬度L，用天平測量滑塊質(zhì)量m。b．平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P處為軸，調(diào)整長木板在鐵架臺上的放置位置，使滑塊恰好沿木板向下做勻速運動。在鐵架臺豎直桿上登記此位置Q1，用刻度尺測出Q1到水平面的高度H。c．保持P位置不變，長木板一端放置在鐵架臺豎直桿Q2上。用刻度尺量出Q1Q2的距離h1，將滑塊從Q2位置由靜止釋放，由光電門計時器讀出滑塊的擋光時間t1。d．保持P位置不變，重新調(diào)整長木板一端在鐵架臺上的放置位置，重復(fù)步驟c數(shù)次。滑塊沿長木板由Q2運動到P的過程中，用測量的物理量回答下列問題（重力加速度已知為g）；（1）滑塊通過光電門時的動能Ek＝_______。（2）滑塊克服摩擦力做的功Wf＝________。（3）合力對滑塊做的功W合＝________。（4）某學(xué)生以鐵架臺豎直桿上的放置位置到Q1的距離h為橫坐標(biāo)，以滑塊通過光電門的擋光時間平方倒數(shù)eq\f(1,t2)為縱坐標(biāo)，依據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)中描點畫出如圖所示直線，直線延長線沒有過坐標(biāo)原點，其緣由主要是_________。【答案】（1）eq\f(1,2)meq\f(L2,t\o\al(12))（2）mgH（3）mgh1（4）平衡摩擦力長木板傾角過大【解析】（1）滑塊經(jīng)過光電門的速度：v＝eq\f(L,t1)，動能Ek＝eq\f(1,2)meq\f(L2,t\o\al(12))（2）設(shè)P點到鐵架臺的水平距離為d，PQ1與水平面的夾角為α.由題意知，從Q1到P做勻速運動，可得：mgsinα＝μmgcosα，μ＝tanα；設(shè)PQ2與水平面的夾角為β，PQ2的長度為s，則從Q2到P克服摩擦力做功：Wf＝μmgcosβs＝mgH；（3）合力做功：W合＝mg（H＋h1）－Wf＝mgh1；（4）結(jié)合題圖知eq\f(1,2)m（eq\f(L,t)）2＝W合＋W′，即主要緣由是平衡摩擦力長木板傾角過大。12．某試驗小組的同學(xué)欲“探究小車動能變更與合外力對它所做功的關(guān)系”，在試驗室設(shè)計了一套如圖甲所示的裝置，圖中A為小車，B為打點計時器，C為彈簧測力計，P為小桶（內(nèi)有砂子），一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置，不計繩與滑輪的摩擦。試驗時，先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點。（1）該同學(xué)在一條比較志向的紙帶上，將點跡清晰的某點記為零點，順次選取一系列點，分別測量這些點到零點之間的距離s，計算出它們與零點的速度平方差Δv2＝v2－v02，彈簧測力計的讀數(shù)為F，小車的質(zhì)量為m，然后建立Δv2－x坐標(biāo)系，通過描點法得到的圖像是一條過原點的直線，如圖乙所示，則這條直線的斜率的意義為________________。（填寫表達式）（2）若測出小車質(zhì)量為0.4kg，結(jié)合圖像可求得小車所受合外力的大小為________N?！敬鸢浮浚?）eq\f(2F,m)（2）1N【解析】（1）依據(jù)動能定理可知Fx＝eq\f(1,2)mΔv2，所以理論上Δv2＝eq\f(2F,m)x∝x，Δv2-x圖像為過原點的直線，直線的斜率k＝eq\f(2F,m)。（2）結(jié)合圖像可知k＝eq\f(2F,m)＝5N/kg，所以F＝1N。13．某同學(xué)依據(jù)機械能守恒定律，設(shè)計試驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系。砝碼質(zhì)量（g）50100150彈簧長度（cm）8.627.636.66（1）如圖（a），將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝__________N/m。（g取9.80m/s2）（2）取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖（b）所示；調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小________。（3）用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v。釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為________。（4）重復(fù)（3）中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖（c），由圖可知，v與x成________關(guān)系。由上述試驗可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的________成正比?！敬鸢浮浚?）50N/m（2）相等（3）滑塊的動能（4）壓縮量的平方【解析】（1）由k＝eq\f(ΔF,|Δx|)＝N/m＝50N/m；（2）要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度相等；（3）依據(jù)機械能守恒定律，釋放滑塊后，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能；（4）由題圖可知，x與v成正比，即v＝kx，由Ep＝Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mk2x2，因此彈簧的彈性勢能與彈簧的壓縮量的平方成正比。14．用圖甲所示裝置探究“做功與物體速度變更的關(guān)系”，A、B是固定在長直木板上的兩個鐵釘。試驗時，小車在橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行，通過變更橡皮筋的條數(shù)變更做功的多少，再依據(jù)紙帶上的打點確定小車對應(yīng)運動的速度，進而探究做功與物體速度變更的關(guān)系。（1）關(guān)于該試驗的下列說法中，正確的有________．A．須要測出小車的質(zhì)量mB．須要選擇相同的橡皮筋進行試驗C．須要測出每根橡皮筋對小車所做的功WD．變更橡皮筋條數(shù)時小車必需從同一位置由靜止釋放（2）試驗中得到一根紙帶如圖乙所示，1、2、3…是按時間先后依次標(biāo)出的計數(shù)點（每兩個相鄰計數(shù)點間還有4個打點未畫出），造成圖乙各計數(shù)點間距不相等的緣由可能是________。由圖乙所示的紙帶可知，該小車達到最大速度時，橡皮筋的伸長量________（選填“大于零”或“等于零”）。（3）該小組用新、舊兩組橡皮筋分別做試驗，正確試驗操作得到橡皮筋的條數(shù)n與小車對應(yīng)速度v的多組數(shù)據(jù)，作出v2－n的圖象如圖丙中的C、D所示，則用新橡皮筋得出的圖象是________（選填“C”或“D”），依據(jù)該圖象可以得出的結(jié)論是________?！敬鸢浮浚?）BD（2）沒有平衡摩擦或是沒有完全平衡摩擦大于零（3）v2與n成正比【解析】（1）此試驗要驗證的是W＝eq\f(1,2)mv2，即W∝v2，則此試驗中不須要測出小車的質(zhì)量m，選項A錯誤；為了保證每條橡皮筋對小車做的功都一樣，試驗中須要選擇相同的橡皮筋進行試驗，選項B正確；試驗中不須要測出每根橡皮筋對小車所做的功W，選項C錯誤；變更橡皮筋條數(shù)時小車必需從同一位置由靜止釋放，選項D正確。（2）試驗中若平衡了摩擦力，則小車在橡皮筋的作用下先加速運動，脫離橡皮筋后做勻速運動，則造成題圖乙各計數(shù)點間距不相等的緣由可能是沒有平衡摩擦或是沒有完全平衡摩擦；由題圖乙所示的紙帶可知，由于沒有平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦，該小車達到最大速度時，加速度為零，此時橡皮筋仍有彈力，即伸長量不為零。（3）舊橡皮筋的彈力小于新橡皮筋，則用同樣數(shù)量的新、舊橡皮筋做試驗時，新橡皮筋使小車得到的速度較大，由圖象可知用新橡皮筋得出的圖象是C，依據(jù)該圖象可以得出的結(jié)論是：v2與n成正比（或v2與橡皮筋對小車所做的功成正比）。15．某探討小組設(shè)計了一種“用一把刻度尺測量質(zhì)量為m的小物塊Q與平板P之間動摩擦因數(shù)”的試驗方案，試驗裝置如圖甲所示。AB是半徑足夠大的四分之一圓弧軌道，與水平固定放置P板的上表面BC在B點相切，C點在水平地面的垂直投影為C′。重力加速度為g。試驗步驟如下：①用刻度尺測量BC長度為L和CC′高度為h；②先不放置平板P（如圖乙）使圓弧AB的末端B位于C′的正上方，將物塊Q在A點由靜止釋放，在物塊Q落地處標(biāo)記其落地點D；③重復(fù)步驟②，共做10次；④用半徑盡量小的圓將10個落地點圍住，用毫米刻度尺測量圓心到C′的距離s；⑥重復(fù)步驟⑤，共做10次；⑦用半徑盡量小的圓將10個落地點圍住，用毫米刻度尺測量圓心到C′的距離l。（1）試驗步驟③④的目的是____________________。（2）用試驗中的測量量表示：物塊Q滑到B點時的動能EkB＝________。（3）物塊Q與平板P之間的動摩擦因數(shù)μ＝________。（4）已知試驗測得的μ值與實際值不等，其緣由除了試驗中測量的誤差之外，其他的緣由可能是_________________________（寫出一個可能的緣由即可）?！敬鸢浮浚?）減小試驗結(jié)果的誤差（2）eq\f(mgs2,4h)（3）eq\f(s2－l2,4hL)（4）見解析【解析】（1）試驗步驟③④的目的，是通過多次試驗減小試驗結(jié)果的誤差；（2）在不放平板P時，物塊從B點飛出做平拋運動，在水平方向上有s＝vBt，在豎直方向上有h＝eq\f(1,2)gt2，解得EkB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(B2,)＝eq\f(mgs2,4h)；（3）當(dāng)加上平板P時，物塊從C點飛出，做平拋運動，故EkC＝eq\f(1,2)mveq\o\al(C2,)＝eq\f(mgl2,4h)，依據(jù)動能定理可得－μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(C2,)－eq\f(1,2)mveq\o\al(B2,)，解得μ＝eq\f(s2－l2,4hL)；（4）其緣由除了試驗中測量的誤差之外，其他的可能是圓弧軌道存在摩擦，接縫B處不平滑，存在空氣阻力等。16．為了探究力對物體做功與物體速度變更的關(guān)系，現(xiàn)供應(yīng)如圖所示的器材，讓小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，請思索并回答下列問題（打點計時器溝通電頻率為50Hz）：（1）為了消退摩擦力的影響應(yīng)實行什么措施？______________________________________________（2）當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……并起來進行第1次、第2次、第3次……試驗時，每次試驗中橡皮筋拉伸的長度都應(yīng)保持一樣，我們把第1次試驗時橡皮筋對小車做的功記為W。（3）由于橡皮筋對小車做功而使小車獲得的速度可以由打點計時器和紙帶測出，如下圖所示是其中四次試驗打出的部分紙帶。（4）試依據(jù)（2）、（3）中的信息，填寫下表.次數(shù)1234橡皮筋對小車做的功W小車速度v（m/s）v2（m2/s2）從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：______________。【答案】（1）將木板固定有打點計時器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，使小車緩慢勻速下滑?）橡皮筋對小車做的功與小車速度的平方成正比【解析】該題綜合考查了本試驗的留意事項、數(shù)據(jù)處理及結(jié)論，對考生的實力要求較高。（1）將木板固定有打點計時器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，使小車緩慢勻速下滑。?）由勻速運動的速度公式v＝eq\f(x,t)，其中x從圖上讀出分別為2.00cm、2.83cm、3.46cm、4.00cm.t＝T＝eq\f(1,f)＝0.02s，即可求出小車的速度。次數(shù)1234橡皮筋對小車做的功2W3W4W小車速度v（m/s）1.01.4151.732.0v2（m2/s2）1.02.03.04.0由表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：橡皮筋對小車做的功與小車速度的平方成正比。17．為了“探究外力做功與物體動能變更的關(guān)系”，查資料得知，彈簧的彈性勢能Ep＝eq\f(1,2)kx2，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧長度的變更量．某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球（質(zhì)量為m）運動來探究這一問題。為了探討便利，把小球放在水平桌面上的試驗，讓小球在彈力作用下運動，即只有彈簧彈力做功。該同學(xué)設(shè)計試驗如下：（1）首先進行如圖甲所示的試驗：將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來，在彈簧的另一端掛上小球，靜止時測得彈簧的伸長量為d。（2）在此步驟中，目的是要確定物理量________，用m、d、g表示為________。（2）接著進行如圖乙所示的試驗：將這根彈簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球壓縮，測得壓縮量為x，釋放彈簧后，小球被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小球在空中運動的水平距離為L。小球的初動能Ek1＝________。小球離開桌面的動能Ek2＝________。彈簧對小球做的功W＝________（用m、x、d、g表示）。對比W和Ek2－Ek1就可以得出“外力做功與物體動能變更的關(guān)系”?！敬鸢浮浚?）彈簧的勁度系數(shù)keq\f(mg,d)（2）0eq\f(mgL2,4h)eq\f(mgx2,2d)【解析】在圖甲所示的試驗中，目的是確定彈簧的勁度系數(shù)k，由平衡條件得：mg＝kd，即k＝eq\f(mg,d).在圖乙所示的試驗中，小球的初動能Ek1＝0。又依據(jù)小球做平拋運動得：h＝eq\f(1,2)gt2，L＝vt所以Ek2＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m（Leq\r(g/2h)）2＝eq\f(mgL2,4h)彈簧對小球做的功等于彈性勢能的削減，所以W＝eq\f(1,2)kx2＝eq\f(mgx2,2d)。18．某學(xué)習(xí)小組在“探究功與速度變更關(guān)系”的試驗中接受了如下圖所示的試驗裝置．（1）將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵，通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣