2024-2025學(xué)年高中物理第七章6實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系練習(xí)含解析新人教版必修2

PAGEPAGE76.試驗(yàn):探究功與速度變更的關(guān)系基礎(chǔ)鞏固1.關(guān)于外力對(duì)物體所做功與速度關(guān)系的表達(dá)正確的是()A.W∝vB.W∝vC.W∝v2D.以上都錯(cuò)誤答案:C2.(多選)在用如圖所示裝置做探究做功與速度變更的關(guān)系的試驗(yàn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.通過(guò)變更橡皮筋的條數(shù)變更拉力做功的數(shù)值B.通過(guò)變更橡皮筋的長(zhǎng)度變更拉力做功的數(shù)值C.通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的最大速度D.通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的平均速度解析:試驗(yàn)通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù),使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加,故A正確,B錯(cuò)誤;小車的速度對(duì)應(yīng)的是橡皮筋對(duì)小車做功完畢的速度,故C正確,D錯(cuò)誤。答案:AC3.關(guān)于探究功與速度變更的關(guān)系的試驗(yàn)中,下列敘述正確的是()A.每次試驗(yàn)必需設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的詳細(xì)數(shù)值B.每次試驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒有必要保持一樣C.放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)當(dāng)盡量使其水平D.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出解析:本試驗(yàn)沒有必要測(cè)出橡皮筋做的功究竟是多少,只要測(cè)出以后各次試驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功是第一次試驗(yàn)時(shí)的多少倍就已經(jīng)足夠了,A錯(cuò)誤。每次試驗(yàn)橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必需保持一樣,只有這樣才能保證以后各次試驗(yàn)時(shí),橡皮筋做的功是第一次試驗(yàn)時(shí)的整數(shù)倍,B錯(cuò)誤。小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力,只有使木板傾斜到肯定程度,才能減小誤差,C錯(cuò)誤。試驗(yàn)時(shí),應(yīng)當(dāng)先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器起先工作,然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出,D正確。答案:D4.(多選)在探究功與速度變更的關(guān)系的試驗(yàn)中,某同學(xué)是用下面的方法和器材進(jìn)行試驗(yàn)的:放在長(zhǎng)木板上的小車,由靜止起先在幾條完全相同的橡皮筋的作用下沿木板運(yùn)動(dòng),小車?yán)瓌?dòng)固定在它上面的紙帶,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。關(guān)于這一試驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是()A.長(zhǎng)木板要適當(dāng)傾斜,以平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力B.重復(fù)試驗(yàn)時(shí),雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同,但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度相同C.利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí),應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最密集的部分進(jìn)行計(jì)算D.利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí),應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最稀疏的部分進(jìn)行計(jì)算解析:在本題的試驗(yàn)中,由于小車在運(yùn)動(dòng)中受到阻力(摩擦力和紙帶的阻力),所以要使長(zhǎng)木板適當(dāng)傾斜,以平衡小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力,重復(fù)試驗(yàn)時(shí),為了使橡皮筋對(duì)小車所做的功與它的條數(shù)成正比,所以用到橡皮筋的條數(shù)雖然不同,但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度相同,利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí),由于要計(jì)算的是小車脫離橡皮筋后勻速運(yùn)動(dòng)的速度,所以應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最稀疏的部分進(jìn)行計(jì)算,故選項(xiàng)A、B、D是正確的。答案:ABD5.在做探究功與物體速度變更的關(guān)系的試驗(yàn)時(shí),小車的質(zhì)量為m,運(yùn)用橡皮筋6根,每次增加一根,試驗(yàn)中W、v、v2的數(shù)據(jù)已填在表格中。Wv/(m·s-1)v2/(m2·s-2)00010.800.6421.101.2131.281.6441.532.3451.763.1061.893.57(1)試在圖中作出相應(yīng)關(guān)系圖像。(2)從圖像可以得出的試驗(yàn)結(jié)論是。

解析:(1)將表中的數(shù)據(jù)分別描在圖甲、乙所示的兩個(gè)坐標(biāo)系中,然后在圖甲中用平滑曲線連接,在圖乙中用傾斜直線連接,并且使盡可能多的點(diǎn)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。答案:(1)見解析圖(2)W∝v26.某同學(xué)在探討“對(duì)不同物體做相同功狀況下,物體質(zhì)量與速度的關(guān)系”時(shí),提出了以下四種猜想:A.m∝v B.m∝1C.m∝v2 D.m∝1為驗(yàn)證猜想的正確性,該同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行試驗(yàn):將長(zhǎng)木板平放在水平桌面上,木塊固定在長(zhǎng)木板一端,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木塊上,木塊右側(cè)固定一輕彈簧。用連接紙帶的小車壓縮彈簧至長(zhǎng)木板的虛線處由靜止釋放,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),選取點(diǎn)跡勻稱的一部分紙帶,計(jì)算出小車勻速運(yùn)動(dòng)的速度v1,測(cè)出小車的質(zhì)量m1;然后在小車上加砝碼,再次壓縮彈簧至長(zhǎng)木板虛線處由靜止釋放小車,計(jì)算出小車和砝碼勻速運(yùn)動(dòng)的速度v2,測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量m2;再在小車上加砝碼,重復(fù)以上操作,分別測(cè)出v3、m3……(1)每次試驗(yàn)中,都將小車壓縮彈簧至長(zhǎng)木板的虛線處由靜止釋放,目的是;若要消退每次試驗(yàn)中小車和紙帶受到的阻力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響,應(yīng)進(jìn)行的試驗(yàn)操作是

。

(2)某次試驗(yàn)采集的五組數(shù)據(jù)如下表:m/kg0.100.200.300.400.50v/(m·s-1)1.0000.7070.5770.5000.447由表格數(shù)據(jù)直觀推斷,明顯不正確的兩個(gè)猜想是A、B、C、D中的;若對(duì)某個(gè)猜想進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖,畫出了如圖所示的圖像,則圖中的橫坐標(biāo)應(yīng)是。解析:(1)每次將小車壓縮彈簧至長(zhǎng)木板的虛線處,彈簧具有相同的彈性勢(shì)能,這樣每次對(duì)小車做的功相同;要消退阻力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響,應(yīng)先平衡摩擦力,可墊高木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端,靜止釋放小車時(shí),小車連同紙帶一起在木板上勻速運(yùn)動(dòng)。(2)由表中數(shù)據(jù)可知,明顯不正確的兩個(gè)猜想是A和C;由表中數(shù)據(jù)及圖像可知小車的質(zhì)量m跟1v答案:(1)使小車獲得相同的動(dòng)能(彈簧對(duì)小車做功相同)墊高木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端,靜止釋放小車時(shí),小車連同紙帶一起在木板上勻速運(yùn)動(dòng)(平衡摩擦力)(2)AC實(shí)力提升1.如圖所示,在探究功與物體速度變更的關(guān)系的試驗(yàn)中,關(guān)于橡皮筋做的功,下列說(shuō)法正確的是()A.橡皮筋做的功可以干脆測(cè)量B.通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加C.橡皮筋在小車運(yùn)動(dòng)的全程中始終做功D.把橡皮筋拉伸為原來(lái)的2倍,橡皮筋做功也增加為原來(lái)的2倍解析:橡皮筋做的功等于橡皮筋所釋放的彈性勢(shì)能,但無(wú)法干脆測(cè)量,橡皮筋的條數(shù)成倍增加,彈性勢(shì)能也會(huì)成倍增加,即做功成倍增加,但橡皮筋只是在釋放彈性勢(shì)能的一段時(shí)間內(nèi)才做功,故A、C錯(cuò),B對(duì)。橡皮筋的彈性勢(shì)能與形變量的二次方成正比,當(dāng)拉伸為原來(lái)的2倍時(shí),橡皮筋的做功變?yōu)樵瓉?lái)的4倍,故D錯(cuò)。答案:B2.用如圖所示的裝置探究功與物體速度變更的關(guān)系。試驗(yàn)時(shí),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(guò)程中帶動(dòng)通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,記錄運(yùn)動(dòng)狀況。視察發(fā)覺紙帶前面部分點(diǎn)跡疏密不勻,后面部分點(diǎn)跡比較勻稱,回答下列問(wèn)題:(1)適當(dāng)墊高木板是為了。

(2)通過(guò)紙帶求小車速度時(shí),應(yīng)運(yùn)用紙帶的(選填“全部”“前面部分”或“后面部分”)。

(3)若試驗(yàn)作了n次,所用橡皮筋分別為1根、2根、…、n根,通過(guò)紙帶求出小車的速度分別為v1、v2、…、vn,用W表示橡皮筋對(duì)小車所做的功,作出的W-v2圖線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,這說(shuō)明W與v的關(guān)系是

。

答案:(1)平衡摩擦力(2)后面部分(3)W與速度v的二次方成正比3.探究功與速度變更的關(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(duì)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(duì)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(cè)出。(1)關(guān)于該試驗(yàn),下列說(shuō)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)中運(yùn)用的若干根橡皮筋的原長(zhǎng)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(cè)出的小車最大速度vmax和橡皮筋做的功W,依次作出W-vmax、W-(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(cè)量物體最大速度所用的一段紙帶,測(cè)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)誤;試驗(yàn)中運(yùn)用的橡皮筋原長(zhǎng)應(yīng)相等,B錯(cuò)誤;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像,才能推斷做功與速度變更的關(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(guò)程中近似做勻速運(yùn)動(dòng),則小車的最大速度vmax=BD2T=答案:(1)CD(2)0.824.★在追尋科學(xué)家探討蹤跡的過(guò)程中,某同學(xué)為探究恒力做功和物體動(dòng)能變更間的關(guān)系,采納了如圖甲所示的試驗(yàn)裝置。(1)試驗(yàn)時(shí),該同學(xué)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,為了減小這種做法帶來(lái)的試驗(yàn)誤差,你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)實(shí)行的措施是。

A.保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量B.選取打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打第1點(diǎn)與第2點(diǎn)間的距離約為2mm的紙帶來(lái)處理數(shù)據(jù)C.把長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力D.必需先接通電源再釋放小車(2)圖乙是試驗(yàn)中得到的一條紙帶,其中A、B、C、D、E、F是連續(xù)的六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已在圖中標(biāo)出,測(cè)出小車的質(zhì)量為m0,鉤碼的總質(zhì)量為m。從打B點(diǎn)到打E點(diǎn)的過(guò)程中,合力對(duì)小車做的功是,小車動(dòng)能的增量是。(用題中和圖中的物理量符號(hào)表示)

甲乙解析:(1)若要用鉤碼的重力表示小車受到的合力,則應(yīng)當(dāng)把長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力,并保證鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,故選C。(2)把鉤碼的重力當(dāng)成小車受到的合外力,則從B點(diǎn)到E點(diǎn)合外力做功為mgx,利用中點(diǎn)時(shí)刻的速度等于平均速度可求得vB=x12t答案:(1)C(2)mgx5.某同學(xué)在探究功與物體速度變更的關(guān)系試驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的試驗(yàn)。將紙帶固定在重物上,讓紙帶穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器。先用手提著紙帶,使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方。然后接通電源,松開紙帶,讓重物自由下落,計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn),得到的紙帶如圖乙所示。O點(diǎn)為計(jì)時(shí)器打下的第1個(gè)點(diǎn),該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了下列處理:取OA=AB=BC