【名師一號】2021年人教版物理雙基限時(shí)練-必修二：第七章-6探究功與速度變化的關(guān)系

雙基限時(shí)練(十九)試驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系1．對于橡皮筋做的功來說，直接測量是有困難的．我們可以奇妙地避開這個(gè)難題而不影響問題的解決，只需要測出每次試驗(yàn)時(shí)橡皮筋對小車做的功是第一次試驗(yàn)的多少倍，使用的方法是()A．用同樣的力對小車做功，讓小車通過的距離依次為x、2x、3x……進(jìn)行第1次、第2次、第3次……試驗(yàn)時(shí)，力對小車做的功就是W、2W、3W……B．讓小車通過相同的距離，第1次力為F、第2次力為2F、第3次力為3F……試驗(yàn)時(shí)，力對小車做的功就是W、2W、3C．選用同樣的橡皮筋，在試驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長度保持全都，當(dāng)用1條、2條、3條……同樣的橡皮筋進(jìn)行第1次、第2次、第3次……試驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對小車做的功就是W、2W、3W……D．利用彈簧測力計(jì)測量對小車的拉力F，利用直尺測量小車在力作用下移動的距離x，便可以求出每次試驗(yàn)中力對小車做的功，可把握為W、2W、3W……解析實(shí)際操作第一次用一根橡皮筋，以后各次分別用2根、3根、……且每次拉到同樣的長度，即能得到W、2W、3W、……的功，故C正確．答案C2．在“探究功與速度變化的關(guān)系”試驗(yàn)中，小車在運(yùn)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，這樣便會給試驗(yàn)帶來誤差，我們在試驗(yàn)中想到的方法是使木板略微傾斜，對于木板的傾斜程度，下面說法中正確的是()A．木板只要略微傾斜一下即可，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：即使物體沿斜面下滑的重力分力應(yīng)等于小車受到的阻力C．假如小車在木板上能做勻速運(yùn)動，則木板的傾斜程度是符合要求的D．其實(shí)木板不傾斜，問題也不大，由于試驗(yàn)總是存在誤差的解析平衡摩擦力常用墊高長木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端的方法．若小車可在長木板上做勻速運(yùn)動，則表明重力沿斜面對下的分力正好平衡摩擦力，B、C正確．答案BC3．橡皮筋釋放后，關(guān)于小車的運(yùn)動，下列說法正確的是()A．始終做勻速直線運(yùn)動B．先做勻加速直線運(yùn)動，再做勻速直線運(yùn)動C．先做加速度減小的變加速直線運(yùn)動，再做勻速直線運(yùn)動D．先做加速度增大的變加速直線運(yùn)動，再做勻速直線運(yùn)動解析橡皮筋對小車的拉力是變力且漸漸變小，所以小車先做加速度減小的變加速直線運(yùn)動，橡皮筋對小車做功完畢后，小車將做勻速直線運(yùn)動，故選項(xiàng)C正確．答案C4．在“探究功與速度變化的關(guān)系”試驗(yàn)中，某同學(xué)在一次試驗(yàn)中得到了一條如圖所示的紙帶，這條紙帶上的點(diǎn)兩端較密，中間較疏但間隔不均勻，消滅這種狀況的緣由可能是()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．小車受到的阻力較大解析電源頻率不穩(wěn)定不會消滅這樣的結(jié)果，消滅這一現(xiàn)象的緣由是小車在橡皮筋作用下加速運(yùn)動，在橡皮筋恢復(fù)原長后小車做減速運(yùn)動，且受的阻力較大．答案CD5．某爭辯性學(xué)習(xí)小組覺得教材中試驗(yàn)測量過程較簡單，改進(jìn)如下：如圖所示，將教材試驗(yàn)中的木板放在桌子的邊緣，小車的前端放一小球，小車在橡皮筋作用下加速運(yùn)動，到桌子邊緣后小車在擋板作用下停止運(yùn)動，小球做平拋運(yùn)動，測出橡皮筋條數(shù)為1、2、3、…、n時(shí)的平拋距離x1、x2、x3、…、xn，則()A．假如忽視一切摩擦，x∝n(n為橡皮筋條數(shù))B．假如忽視一切摩擦，x2∝n(n為橡皮筋條數(shù))C．該試驗(yàn)中小車受的摩擦力可以通過傾斜木板的方法平衡而不產(chǎn)生新的誤差D．該試驗(yàn)中傾斜木板會產(chǎn)生誤差解析由W∝v2，x∝v，W∝n得x2∝n，選項(xiàng)B正確．該試驗(yàn)應(yīng)用了平拋原理，假如木板傾斜，則變?yōu)樾睊?，將產(chǎn)生誤差．選項(xiàng)D正確．答案BD6．為了探究功與物體速度變化的關(guān)系，某同學(xué)做了如下試驗(yàn)，他讓滑塊在某一水平面上滑行，利用速度采集器獵取其初速度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(xué)依據(jù)表中數(shù)據(jù)，作出x－v圖象如圖甲所示．觀看該圖象，該同學(xué)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?jiān)趫D乙所示坐標(biāo)紙上選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸作出圖線驗(yàn)證該同學(xué)的猜想．甲乙(2)依據(jù)你所作的圖象，你認(rèn)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)做出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與滑塊初速度平方v2成正比，即x∝v2.答案(1)見解析圖(2)x∝v27．“探究功與速度變化的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置如圖所示，當(dāng)小車在兩條橡皮筋的作用下彈出時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為W0.當(dāng)用4條、6條、8條、…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次、…試驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為2W0、3W0、4W0、…，每次試驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出．(1)關(guān)于該試驗(yàn)，下列說法正確的是()A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為4～6VB．試驗(yàn)中使用的若干根橡皮筋的原長可以不相等C．每次試驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出D．利用每次測出的小車最大速度vmax和橡皮筋做的功W，依次作出W－vmax、W－veq\o\al(2,max)、W－veq\o\al(3,max)、W2－vmax、W3－vmax、…的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系．(2)如圖給出了某次在正確操作狀況下打出的紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一段紙帶，測得O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為OA＝5.65cm、OB＝7.12cm、OC＝8.78cm、OD＝10.40cm、OE＝11.91cm.已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vmax＝______m/s.解析(1)試驗(yàn)應(yīng)用溝通電源，A錯(cuò)；試驗(yàn)中使用的橡皮筋原長應(yīng)相等，B錯(cuò)；每次試驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出，C正確；作出各種不同形式的圖象，才能推斷做功與速度變化的關(guān)系，D正確．(2)由紙帶計(jì)算得AB＝1.47cm，BC＝1.66cm，CD＝1.62cm，DE＝1.51cm，小車從打B點(diǎn)到打D點(diǎn)的過程中做勻速運(yùn)動，則小車的最大速度vmax＝eq\f(BD,2T)＝eq\f(3.28×10－2,2×0.02)m/s＝0.82m/s.答案(1)CD(2)0.828．質(zhì)量為1kg的重錘自由下落，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄運(yùn)動過程，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源為6V、50Hz的溝通電源，如圖所示，紙帶上O點(diǎn)為重錘自由下落時(shí)紙帶打點(diǎn)起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個(gè)點(diǎn)(圖中未畫出)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)距離依次為31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，單位為mm，重力加速度為9.8m/s2，則(1)求出B、C、D、E、F各點(diǎn)速度并填入下表.計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEF速度(m·s－1)(2)求出物體下落時(shí)從O點(diǎn)到圖中各點(diǎn)過程中重力所做的功.計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEF功(J)(3)適當(dāng)選擇坐標(biāo)軸，使圖中作出的圖線為直線，從而推斷功與哪個(gè)量成正比．在下圖中作出圖線，其中縱坐標(biāo)表示________，橫坐標(biāo)表示________．解析(1)各點(diǎn)速度由公式v＝eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)求出vB＝eq\f(\x\to(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/s，vE≈2.35m/s，vF≈2.74m/s.(2)重力做的功由W＝mgΔx求出WB＝mgeq\x\to(OB)＝1×9.8×70.6×1