2024-2025學年高中物理第七章第6節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系練習含解析新人教版必修2

PAGE7-試驗：探究功與速度變更的關(guān)系1．探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系的試驗裝置如圖所示．試驗中平衡摩擦力的正確方法是()A．使拖著紙帶的小車由靜止釋放，小車不下滑即可B．使拖著紙帶的小車由靜止釋放，小車能下滑即可C．輕推一下拖著紙帶的小車，打點計時器在紙帶上打下的點分布勻稱即可D．不用拖著紙帶，輕推一下小車，小車能勻速下滑即可解析：選C.由于要平衡摩擦力及小車運動中紙帶受到的阻力，保證只有橡皮筋做功變更小車的速度，所以要拖上紙帶，輕推一下小車，看小車是否勻速運動，這可由紙帶上的點是否勻稱分布來推斷．選項C正確．2．(多選)某試驗小組采納如圖所示裝置探究橡皮筋彈力做功與速度的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行．試驗中木板略微傾斜，這樣做()A．是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B．是為了增大小車下滑的加速度C．可使得橡皮筋做的功等于合外力對小車做的功D．可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動解析：選CD.木板略微傾斜是為了平衡摩擦力，這樣就可以使橡皮筋的彈力等于合外力，因此使橡皮筋對小車做的功等于合外力做的功，同時，便于測量橡皮筋復原原長后小車勻速運動的速度，所以肯定要平衡掉小車運動過程中的摩擦力．3．在“探究功與物體速度變更關(guān)系”的試驗中作出W－v圖象如圖所示，哪一個是符合實際的()解析：選C.試驗證明，力做的功W與物體速度v的二次方成正比，故作出的W－v圖象應為一條開口向上的拋物線，C正確．4．探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，試驗裝置如圖所示．以下關(guān)于該試驗的說法中有一項不正確，它是()A．本試驗設(shè)計讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W…．所采納的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次試驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一樣．當用1條橡皮筋進行試驗時，橡皮筋對小車做的功為W，用2條、3條…橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…試驗時，橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W…B．小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒ㄊ鞘鼓景暹m當傾斜C．某同學在一次試驗中，得到一條記錄紙帶，紙帶上打出的點，兩端密、中間疏，出現(xiàn)這種狀況的緣由，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小D．依據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法是以紙帶上第一點到最終一點的距離來進行計算解析：選D.試驗中選用規(guī)格相同的橡皮筋，所以分別運用1、2、3…條橡皮筋進行試驗，并在每次試驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一樣時，對小車所做的功分別是W、2W、3W…，選項A正確；小車運動中會受到阻力，本試驗采納適當傾斜木板的方法以平衡摩擦力，選項B正確；紙帶上打出的點，兩端密、中間疏，說明小車先做加速運動，后做減速運動，即小車所受合力先沿斜面對下，后沿斜面對上，依據(jù)橡皮筋產(chǎn)生的彈力變更特點可知，小車肯定受到摩擦阻力作用，故選項C正確；外力做功結(jié)束后小車速度達到最大，表現(xiàn)為紙帶上點間距離最大且分布相對勻稱，因此，選擇“點”計算速度時，應用紙帶上最終一段點間距離進行計算，選項D錯誤．5．在“探究恒力做功與動能變更的關(guān)系”試驗中(裝置如圖甲)：(1)下列說法哪一項是正確的________．(填選項前字母)A．平衡摩擦力時必需將鉤碼通過細線掛在小車上B．為減小系統(tǒng)誤差，應使鉤碼質(zhì)量遠大于小車質(zhì)量C．試驗時，應使小車靠近打點計時器由靜止釋放(2)圖乙是試驗中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計數(shù)點，已知打點計時器運用的溝通電頻率為50Hz，則打B點時小車的瞬時速度大小為________m/s(保留三位有效數(shù)字)．解析：(1)平衡摩擦力是讓小車重力的下滑分力與摩擦力平衡，故不能掛鉤碼平衡摩擦力，選項A錯誤；本試驗中，近似認為小車所受拉力等于鉤碼的重力，因此應使鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，選項B錯誤；試驗時，為充分利用紙帶，應使小車靠近打點計時器由靜止釋放，選項C正確．(2)vB＝eq\f(AC,2t)＝eq\f(（18．59－5．53）×10－2,0．2)m/s＝0．653m/s．答案：(1)C(2)0.6536．某同學做探究動能定理的試驗，如圖所示，圖中小車在一條橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功為W．當用2條、3條…試驗時，使每次試驗中橡皮筋伸長的長度都保持一樣．每次試驗中小車獲得的速度都由打點計時器所打的紙帶測出．(1)除了圖中已有的器材外，還須要導線、開關(guān)、刻度尺和________電源(填以下供應電源前面的字母，依據(jù)圖填寫，A．4～6V的溝通電源，B．220V的溝通電源，C．4～6V的直流電源)．(2)試驗中小車會受到阻力，可以使木板適當傾斜來平衡摩擦力，須要在________(選填“左”或“右”)側(cè)墊高木板．(3)若粗糙的木板水平，小車在橡皮筋的作用下，當小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置可能是________．A．橡皮筋處于原長狀態(tài)B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C．小車在兩個鐵釘連線處D．小車已過兩個鐵釘連線處解析：(1)除了圖中已有的器材外，還須要導線、開關(guān)、刻度尺和4～6V的溝通電源，故選A.(2)小車在水平木板上運動時，由于受到摩擦阻力導致小車速度在變更，所以適當傾斜以平衡摩擦力．依據(jù)題圖可知須要在左側(cè)墊高木板．(3)放開小車后，小車做加速運動，當橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時，小車的速度最大，此時橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，B正確．答案：(1)A(2)左(3)B7．某同學把附有滑輪的長木板平放在試驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當?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、導線、復寫紙、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，使牽引小車的細繩與木板平行．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楚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繩拉力等于小車受的合力(3)平衡摩擦力后，當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)較少，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作細繩拉力做的功，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，鉤碼重力大于細繩拉力解析：(1)本試驗須要知道小車的動能，因此還須要用天平測出小車的質(zhì)量，用刻度尺測量紙帶上點跡之間的長度，求出小車的瞬時速度．(2)牽引小車的細繩與木板平行的目的是在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力，選項D正確．(3)在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下要減小小車加速度可以增加小車的質(zhì)量，故可在小車上加適量砝碼(或鉤碼)．(4)當小車在運動過程中存在阻力時，拉力做正功和阻力做負功之和等于小車動能增量，故拉力做功總是要比小車動能增量大一些；當鉤碼加速運動時，鉤碼重力大于細繩拉力，此同學將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功，則拉力做功要比小車動能增量大，故只有C、D正確．答案：(1)刻度尺、天平(包括砝碼)(2)D(3)可在小車上加適量砝碼(或鉤碼)(4)CD8．為了“探究功與速度變更的關(guān)系”，某同學做了如下試驗，他讓滑塊在某一水平面上滑行，利用速度采集器獲得其初速度v，并測量出不同初速度的最大滑行距離x，得到下表所示幾組數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)組123456v/(m·s－1)00．160．190．240．300．49x/m00．0450．0750．1110．1630．442(1)一同學依據(jù)表中數(shù)據(jù)，作出x－v圖象如圖甲所示，視察該圖象，該同學作出如下推理：依據(jù)x－v圖象大致是一條拋物線，可以猜想，x可能與v2成正比．請在圖乙所示坐標紙上選擇適當?shù)淖鴺溯S作出圖線驗證該同學的猜想．(2)依據(jù)你所作的圖象，你認為滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2的關(guān)系是________．解析：(1)作出x－v2圖線如圖所示．(2)由圖可以看出，滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度的平方v2成正比，即x∝v2．答案：(1)見解析(2)x∝v29．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．汽車速率v/(km·h－1)制動距離s/m101204401650256036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．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圖象如圖所示．可見W與v2成正比．答案：見解析10．質(zhì)量為1kg的重錘自由下落，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的溝通電源，所打紙帶如圖所示，紙帶上O點為重錘自由下落時的起始打點，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點的距離如圖所示．重力加速度為9．80m/s2．(1)求出B、C、D、E、F各點對應的速度并填入下表．計數(shù)點BCDEF速度(m/s)(2)求出重錘下落時從O點運動到下列各點的過程中重力所做的功．計數(shù)點BCDEF功(J)(3)適當選擇坐標軸表示所要求的物理量，在圖中作出重力做的功與速度的相關(guān)量之間的關(guān)系圖象．圖中縱坐標表示____________，橫坐標表示____________，由圖可知重力所做的功與____________成____________．解析：(1)各點的速度由公式v＝v＝eq\f(Δx,Δt)求出，則vB＝eq\f(xAC,Δt)＝eq\f(（125．4－31．4）×10－3,4×0．02)m/s≈1．18m/s同理可求出：vC≈1．57m/s，vD≈1．96m/s，vE≈2．35m/s，vF≈2．74m/s．(2)重力做的功由W＝mgx求出，則WB＝mgxOB＝1×9．80×70．6×10－3