高中物理 第七章 曲线运动 作业17 实验：探究功与速度变化的关系 2

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE1学必求其心得，业必贵于专精PAGE课时作业(十七)一、选择题1．关于“探究功与速度变化的关系"的实验中，下列叙述正确的是（)A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C．放小车的长木板应该尽量使其水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出答案D解析本实验无需测出橡皮筋具体做功的数值，只要测出以后每次实验橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，A项错误;每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，才能保证每次实验时,橡皮筋做的功是第一次的整数倍，B项错误；小车运动过程中会受到阻力,只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C项错误；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D项正确．2．(多选）在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用．这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功,这样便会给实验带来误差，在实验中解决的办法是使木板略微倾斜．下面说法中正确的是（)A．木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求B．木板的倾斜角度在理论上应满足下面条件：即重力沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C．如果小车在倾斜的木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的D．其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的答案BC解析平衡摩擦力常用垫高长木板固定打点计时器的一端的方法．若小车可在倾斜长木板上做匀速运动，则表明重力沿斜面向下的分力正好平衡摩擦力，B、C项正确．3．(多选）在“探究功与速度变化的关系"的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带，这条纸带上的点两端密，中间疏，出现这种情况的原因可能是（)A．电源的频率不稳定B．木板倾斜程度太大C．没有使木板倾斜或倾斜角太小D．小车受到的阻力大于重力沿斜面下滑的分力答案CD解析小车在橡皮筋作用下做加速运动,在橡皮筋恢复原长以后小车做减速运动,说明小车受到的阻力大于重力沿斜面下滑的分力，没有将木板倾斜或倾斜角太小,故C、D项正确．4．(多选）在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，下列说法正确的是（）A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B．为简便起见，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度G．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度答案ABCF解析适当垫高小车一端,当小车匀速运动时，小车的重力沿斜面的分力与摩擦力平衡．实验中要求橡皮筋规格相同，拉伸长度相同即每根橡皮筋做功相等，所以只需通过改变条数就可以改变做功的数值,应用打点计时器时应该先接通电源再释放纸带．当橡皮筋松驰时，即加速结束时,小车做匀速运动,此时速度即为小车获得的最大速度．5．小明和小帆同学利用如图所示的装置探究功与速度的变化关系，对于橡皮筋和小车连接的问题，小明和小帆同学分别有两种接法，你认为正确的是________（填“甲”或者“乙”）答案甲解析橡皮筋不能拴在钉子上，所以甲的接法正确．6．在探究功与物体速度变化的关系实验中作出W－v2图像如图所示，符合实际的是（）答案B解析实验证明，力做的功W与物体速度v的二次方成正比,即W∝v2，故作出的W－v2图像为一条过原点的倾斜直线，B项正确．7．下图中所示为与小车相连,穿过打点计时器的一条纸带，纸带上的点距并不都是均匀的，下面说法中正确的是（)①纸带的左端是与小车相连的②纸带的右端是与小车相连的③利用E、F、G、H、I、J这些点之间的距离来确定小车的速度④利用A、B、C、D这些点之间的距离来确定小车的速度A．①③ B．②④C．①④ D．②③答案B解析小车先加速后匀速，加速时速度小，点子密集，故纸带右端与小车相连,确定小车速度时，小车应匀速运动，故应该用A、B、C、D点确定小车速度，故选B.二、非选择题8．如图所示，用橡皮筋拉动小车的装置，探究做功与物体速度变化的关系，回答下面问题:（1)长木板稍微倾斜的目的是_____________________________________________________，对倾斜角度的要求是：小车无橡皮筋拉时恰能在木板上________；实验时，小车每次要被拉到________（选填“不同”或“同一”）位置松手；改变橡皮筋弹力做功的办法是靠增加系在小车上的________．(2)如图所示是某次操作正确的情况下,在频率为50Hz的电源下打点计时器记录的一条纸带,为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________(填“A－F”或“F－I"）部分进行测量，速度大小为________m/s。（3）用图像法探究做功与物体速度变化的关系,分别试探画出W与v、W与v2、W与v3等间关系的图像,找出图像是________的那一组,从而确定功与速度的关系．答案(1)用重力沿斜面向下的分力平衡摩檫力匀速下滑同一橡皮筋条数（2)F－I0.76(3）直线解析(1)实验中为了克服摩擦力的影响，要将放置打点计时器的一端适当垫高,使重力沿平行木板方向的分力与小车受到的摩擦力相抵消．实验时，通过改变橡皮筋的条数，来改变对小车的做功值，为了使橡皮筋对小车做的功与其条数成正比，应将小车每次拉到同一位置由静止释放．(2)小车的速度应为橡皮筋对小车作用完毕时小车的速度,此时小车做匀速直线运动，故应选F－I段．速度大小v＝eq\f(1.52×10－2,0.02）m/s＝0。76m/s.（3）图像是直线才能直观的判断规律．9．某同学在实验室用如图甲所示的装置，研究有关合力做功与速度的关系．(1)如图甲，小车的质量为M，沙和沙桶的质量为m,为了使绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，应满足条件________．（2)在实验中，该同学先接通打点计时器的电源，再放开纸带，巳知交流电的频率为50Hz。如图乙是打出的一条纸带：O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图乙,则打B点时小车的速度为__________m/s，从开始运动到打至B点时，绳的拉力对小车做功W＝________J．（保留三位有效数字，g＝9。8m/s2）(3)在没有平衡摩擦力的情况下,计算出绳的拉力对小车做功值比小车所受的合力功__________(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，拉力对小车做功W＝FxOB＝mgxOB＝0。505J(3）在没有平衡摩擦力的情况下，绳对小车的拉力大于小车所受的合力,使做功值偏大．10．质量为1kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为6V、50Hz的交流电源,如图甲所示，纸带上O点为重物自由下落时纸带打点的起点,选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点（图中未画出），各计数点与O点之间的距离依次为31。4、70.6、125。4、195。9、282.1、383。8、501。2，单位为mm.则：(1)求出B、C、D、E、F各点速度，并填入下表：计数点BCDEFv/（m·s－1)（2）求出物体下落时从O点到图中各点过程中重力所做的功,并填入下表：计数点BCDEFW/J(3)适当选择坐标轴，在图乙中作出物体重力做的功与物体速度之间的关系图像．图中纵坐标表示________，横坐标表示________，由图可得重力所做的功与________成________关系．答案（1)1.181。571。962。352。74（2)0.691。231.922.763。76(3）如图所示，重力做的功WG物体速度的平方v2物体速度的平方v2正比解析（1）各点速度可由公式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．现有以下器材：小球、弧形光滑轨道、刻度尺、铅笔、白纸、复写纸、铁架台、重锤等,试探究能否设计一个实验,探究合外力的功与物体速度的关系．并说明:（1）实验方案：（2）探究功与速度的方法．解析（1)实验方案:①如图固定好轨道，让其末端保持水平②让小球从轨道的某一高度h处由静止滚下，最后落在置于水平面上的白纸及复写纸上．③记下小球释放点及最后落点的位置，用刻度尺测出释放点的高度h及落点P到O点的距离x.④多次改变小球的释放点位置，记录并测量每次的h、x的值．（2)探究方法：①由小球的落点P到O点的距离可求得平抛的初速度v＝eq\f(x,t），由下落的高度h，可求沿轨道运动中合力（重力）的功W＝mgh，t一定，mg一定,所以h与x的关系反映了W与v的关系．②在坐标纸上建立h－x坐标系，描出一系列点．③用平滑的曲线连接各个点．④可尝试作出h－x2,h－x3或h－eq\r(x）图线，探究功与速度的关系．12．如图所示，汽车已成为人们外出的重要交通工具之一，评价汽车性能的主要指标有动力性、经济性、稳定性、制动性等，其中制动性主要是指在良好的路面上，汽车迅速降低车速直到停车的距离，表中记录的是汽车以不同速率行驶时，制动后所经过的距离．汽车速率v/(km·h－1）制动距离s/m101204401650256036请根据表中的数据，用图像分析推断克服阻力做功与汽车速率变化之间的关系．解析制动过程中阻力不变，设每制动1m，克服阻力做的功为W1、则制动4m、16m、25m、36m，克服阻力做的功分别为4W1、16W1、25W1、36W1，作出W－v图像如下图所示．可见W与v不是正比关系，猜想W与v2成正比，作出W－v2图像如下图所示．可见W与v2成正比．13．某同学利用图示装置探究外力做功与物体动能的关系．在水平光滑的桌面上固定竖直的挡板可以安装多个相同的水平弹簧,如果让小车压缩弹簧，释放小车后，弹簧的弹力对小车做功，可使小车的动能增加．已知弹簧刚恢复原长时，小车即到达最大速度，此处放置的电脑测速仪可以迅速测出小车的速度．现有5条完全相同的弹簧(图中只画出两条）可以完成实验．第一次在小车和竖直挡板之间放一条弹簧,推动小车压缩弹簧Δx后，由静止迅速释放小车，测出小车的速度为v1；第二次放两条弹簧,也压缩Δx后，由静止释放小车,测出小车的速度为v2；……现已测得四组数据，其中还欠缺一组数据，如下表所示：弹簧的条数12345弹力做的功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）请你根据表中的数据作出W－v2图像；(2)由W－v2图像可知，W与v2的关系是________．（3）请你根据已探知的规律，由图像对应的值将v4及v42分别填入表中对应的空白处．答案（1)图像如图（2)W与v2成正比(3）0。4000。16014．某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．打点计时器的工作频率为50Hz.(1)实验中木板略微倾斜，这样做是为了（）A．使释放小车后，小车能匀加速下滑B．增大小车下滑的加速度C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动(2）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条……，合并起来挂在小车的前端进行多次实验,每次都要把小车拉到同一位置再释放小车．把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1，……：橡皮筋对小车做功后使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出．根据第四次的纸带（如图所示）求得小车获得的速度为_____