《6 实验：探究功与速度变化的关系》（同步训练）高中物理必修2-苏教版-2024-2025学年

《6实验：探究功与速度变化的关系》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在“探究功与速度变化的关系”实验中，以下哪个操作是为了确保打点计时器能够准确地记录物体运动过程中的时间？A、将打点计时器放置在水平桌面上B、将电源电压调至最大值C、在纸带上均匀地打上间隔相同的点D、将打点计时器与物体运动方向垂直放置2、在“探究功与速度变化的关系”实验中，以下哪种现象说明物体在受到外力作用后，其动能发生了变化？A、物体的速度发生了变化B、物体的质量发生了变化C、物体所受的外力发生了变化D、物体的位移发生了变化3、在“实验：探究功与速度变化的关系”中，以下哪个设备是用来测量小车受到的合外力做功的？A.天平B.电压表C.计时器D.功率计4、在实验中，通过改变小车的质量，观察其速度变化，以下哪种情况不符合功的原理？A.小车质量增加，速度增加，做功增加B.小车质量减少，速度减少，做功减少C.小车质量不变，速度增加，做功增加D.小车质量不变，速度减少，做功减少5、实验中，通过测量不同质量的物体在恒力作用下移动的距离，探究功与速度变化的关系。以下关于实验装置的说法，正确的是：A、应使用电子秤测量物体的质量，因为电子秤的精度高。B、应使用计时器测量物体移动的距离，因为计时器可以精确测量时间。C、应使用秒表测量物体移动的时间，因为秒表可以精确测量时间。D、应使用刻度尺测量物体移动的距离，因为刻度尺可以精确测量长度。6、在实验中，为了探究功与速度变化的关系，以下操作错误的是：A、保持恒力不变，增加物体的质量，观察速度变化。B、保持物体的质量不变，增加恒力，观察速度变化。C、保持物体的质量不变，减小恒力，观察速度变化。D、保持恒力不变，减小物体的质量，观察速度变化。7、在“探究功与速度变化的关系”实验中，以下哪个选项是正确的实验操作步骤？A.只使用不同的力，测量不同速度下的功B.只使用不同的速度，测量不同力下的功C.使用恒定的力，通过改变物体的质量来观察速度的变化D.使用恒定的力，通过改变物体的质量来观察速度的变化，并记录每次实验的功二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、在实验“探究功与速度变化的关系”中，以下哪些操作有助于减小实验误差？（）A、确保滑轮和绳子的摩擦力尽可能小B、使用精确的刻度尺测量物体的位移C、多次改变外力的大小，记录不同的速度变化D、保证实验过程中物体的质量保持不变2、在实验“探究功与速度变化的关系”中，以下哪些物理量之间的关系可以用来描述功与速度变化的关系？（）A、功与速度的比值B、功与速度平方的比值C、速度与功的比值D、速度与功的平方的比值3、在“实验：探究功与速度变化的关系”中，以下哪些因素会影响实验结果？（）A.滑轮与滑轨之间的摩擦力B.重物的质量C.拉力的大小D.重物的初始速度E.滑轮的半径三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目描述：在一次实验中，小明使用弹簧测力计测量了一个质量为m=0.5 kg的物体，在水平面上由静止开始加速到第二题实验中，小华通过改变作用力的大小，探究了功与速度变化的关系。他记录了以下实验数据：作用力F/N位移s/m物体质量m/kg速度v/m·s⁻¹100.212150.313200.414250.515（1）根据实验数据，分析功与速度变化的关系；（2）如果实验中物体的质量增加为2kg，其他条件不变，求作用力为30N时，物体的速度变化量。（1）根据实验数据，可以发现随着作用力的增大，物体的速度也在增大，且速度与作用力的比值大致相等。由此可以得出结论：在物体质量一定时，物体的速度变化量与作用力成正比。解析：在实验中，根据功的定义，功W等于作用力F与位移s的乘积，即W=Fs。由牛顿第二定律F=ma，其中a为加速度，m为物体的质量。将牛顿第二定律代入功的定义，得到W=mas。由于速度v是加速度a与时间t的乘积，即v=at，代入上式得到W=mat2。由于实验中位移s=0.2m，可以得到t=s/v。将t代入W=mat2，得到W=mas2/v2。由此可知，在物体质量一定时，物体的速度变化量与作用力成正比。（2）当物体质量增加为2kg时，其他条件不变，求作用力为30N时，物体的速度变化量。解析：根据第（1）问的分析，我们知道物体的速度变化量与作用力成正比。当作用力为30N时，速度变化量与作用力为20N时的速度变化量之比为30N/20N=3/2。由表格可知，作用力为20N时，物体的速度变化量为4m/s。因此，当作用力为30N时，物体的速度变化量为4m/s×3/2=6m/s。第三题实验中，已知一质量为m的物体在水平面上受到一恒力F的作用，沿直线运动，测量得到物体在不同时间t内的位移s。现要探究功与速度变化的关系，请回答以下问题：（1）请根据实验数据，计算物体在t1时刻的速度v1；（2）根据实验数据，计算物体在t1时刻的动能Ek1；（3）若已知物体在t1时刻受到的合外力为F1，请根据功的公式计算物体在t1时刻的功W1；（4）分析物体在t1时刻的动能Ek1与功W1之间的关系。第四题题目：一物体从静止开始，在水平面上受到一个恒定力的作用，沿直线运动。已知物体在0t时间内的位移为s，速度为v，在t2t时间内的位移为2s，速度为2v。求物体受到的恒定力F的大小。第五题题目：在“探究功与速度变化的关系”实验中，学生使用以下装置进行实验，并得到以下数据：物体质量（m/kg）初速度（v0/m/s）作用力（F/N）作用时间（t/s）末速度（v/m/s）0.50525（1）请根据上述数据，计算物体在作用力作用下所受的加速度a。（2）若要探究功与速度变化的关系，你认为应该保持哪些变量不变？请简述理由。《6实验：探究功与速度变化的关系》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在“探究功与速度变化的关系”实验中，以下哪个操作是为了确保打点计时器能够准确地记录物体运动过程中的时间？A、将打点计时器放置在水平桌面上B、将电源电压调至最大值C、在纸带上均匀地打上间隔相同的点D、将打点计时器与物体运动方向垂直放置答案：C解析：在实验中，为了保证打点计时器能够准确地记录物体运动过程中的时间，需要在纸带上均匀地打上间隔相同的点。这样可以确保点之间的时间间隔是相等的，从而准确测量出物体运动的时间。选项A和D与记录时间无关，选项B将电源电压调至最大值可能导致打点过于密集，影响数据的读取。2、在“探究功与速度变化的关系”实验中，以下哪种现象说明物体在受到外力作用后，其动能发生了变化？A、物体的速度发生了变化B、物体的质量发生了变化C、物体所受的外力发生了变化D、物体的位移发生了变化答案：A解析：在“探究功与速度变化的关系”实验中，当物体受到外力作用后，其速度发生变化，说明物体的动能发生了变化。根据动能定理，物体的动能等于其质量乘以速度的平方的一半。因此，选项A正确。选项B和C是关于质量和外力的变化，与动能无关。选项D是关于位移的变化，虽然位移与功有关，但不是直接反映动能变化的指标。3、在“实验：探究功与速度变化的关系”中，以下哪个设备是用来测量小车受到的合外力做功的？A.天平B.电压表C.计时器D.功率计答案：D解析：在实验中，功率计是用来测量物体在单位时间内所做的功的，因此可以用来测量小车受到的合外力做功。天平用于测量质量，电压表用于测量电压，计时器用于测量时间，这些设备并不直接用于测量做功。4、在实验中，通过改变小车的质量，观察其速度变化，以下哪种情况不符合功的原理？A.小车质量增加，速度增加，做功增加B.小车质量减少，速度减少，做功减少C.小车质量不变，速度增加，做功增加D.小车质量不变，速度减少，做功减少答案：B解析：根据功的原理，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。在实验中，如果小车的质量减少，而速度减少，这意味着合外力做功减少，因为功与力的大小和物体移动的距离有关。选项B中，速度减少但做功减少不符合功的原理，因为如果合外力做功减少，速度也应该增加（假设其他条件不变），以保持功的原理的一致性。5、实验中，通过测量不同质量的物体在恒力作用下移动的距离，探究功与速度变化的关系。以下关于实验装置的说法，正确的是：A、应使用电子秤测量物体的质量，因为电子秤的精度高。B、应使用计时器测量物体移动的距离，因为计时器可以精确测量时间。C、应使用秒表测量物体移动的时间，因为秒表可以精确测量时间。D、应使用刻度尺测量物体移动的距离，因为刻度尺可以精确测量长度。答案：D解析：在实验中，测量物体移动的距离是探究功与速度变化关系的关键步骤。刻度尺可以精确测量长度，因此使用刻度尺是正确的选择。电子秤用于测量质量，计时器和秒表用于测量时间，虽然这些工具也很重要，但它们不是直接测量物体移动距离的，所以选项A、B、C都不正确。6、在实验中，为了探究功与速度变化的关系，以下操作错误的是：A、保持恒力不变，增加物体的质量，观察速度变化。B、保持物体的质量不变，增加恒力，观察速度变化。C、保持物体的质量不变，减小恒力，观察速度变化。D、保持恒力不变，减小物体的质量，观察速度变化。答案：A解析：在探究功与速度变化关系的实验中，为了保持实验条件的单一性，应该保持其中一个变量不变，改变另一个变量。选项A中，保持恒力不变，增加物体的质量，这样做的目的是为了观察在恒力作用下，随着物体质量的增加，速度变化的情况。然而，这样做会导致实验结果复杂化，因为除了恒力外，质量的变化也会影响速度。因此，选项A的操作是错误的。正确的操作应该是保持质量不变，改变恒力或者保持恒力不变，改变质量。选项B、C、D中，都保持了单一变量不变，因此是正确的操作。7、在“探究功与速度变化的关系”实验中，以下哪个选项是正确的实验操作步骤？A.只使用不同的力，测量不同速度下的功B.只使用不同的速度，测量不同力下的功C.使用恒定的力，通过改变物体的质量来观察速度的变化D.使用恒定的力，通过改变物体的质量来观察速度的变化，并记录每次实验的功答案：D解析：在“探究功与速度变化的关系”实验中，为了探究功与速度变化的关系，需要保持其他变量不变，即使用恒定的力，并改变物体的质量来观察速度的变化。同时，还需要记录每次实验中力对物体所做的功。因此，选项D描述的操作步骤是正确的。选项A和B没有控制其他变量，选项C没有记录功的变化。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、在实验“探究功与速度变化的关系”中，以下哪些操作有助于减小实验误差？（）A、确保滑轮和绳子的摩擦力尽可能小B、使用精确的刻度尺测量物体的位移C、多次改变外力的大小，记录不同的速度变化D、保证实验过程中物体的质量保持不变答案：A、B、D解析：A选项正确，因为减小滑轮和绳子的摩擦力可以确保外力做功更接近理论值，从而减小误差。B选项正确，精确测量位移可以提高速度计算的准确性。C选项错误，改变外力的大小可能会导致实验条件变化，增加误差。D选项正确，保持物体质量不变可以确保实验的重复性和一致性，从而减小误差。因此，正确答案是A、B、D。2、在实验“探究功与速度变化的关系”中，以下哪些物理量之间的关系可以用来描述功与速度变化的关系？（）A、功与速度的比值B、功与速度平方的比值C、速度与功的比值D、速度与功的平方的比值答案：A、B解析：根据动能定理，功等于物体动能的变化，即W=ΔK。动能K的表达式为K=12mv2，其中m是物体的质量，v3、在“实验：探究功与速度变化的关系”中，以下哪些因素会影响实验结果？（）A.滑轮与滑轨之间的摩擦力B.重物的质量C.拉力的大小D.重物的初始速度E.滑轮的半径答案：ABCE解析：A.滑轮与滑轨之间的摩擦力会影响重物在滑轨上运动时所做的功，进而影响速度的变化。B.重物的质量越大，其在重力作用下具有的势能越大，当这部分势能转化为动能时，速度变化会更大。C.拉力的大小直接影响对重物做的功，从而影响速度的变化。D.重物的初始速度是实验前的速度，它不会影响实验中功与速度变化的关系。E.滑轮的半径会影响滑轮的机械优势，进而影响拉力的大小，从而影响对重物做的功和速度的变化。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目描述：在一次实验中，小明使用弹簧测力计测量了一个质量为m=0.5 kg的物体，在水平面上由静止开始加速到答案：第一个过程中外力对物体做的功W1为2第二个过程中外力对物体做的功W2为6解析：根据动能定理，外力对物体做的功等于物体动能的变化量，即W=第一个过程：物体从静止加速到2 m/s第二个过程：物体从2 m/s加速到4两个过程中功的不同，是因为最终速度不同导致动能的变化量不同。在第二个过程中，物体的速度增加了一倍，但其动能增加了四倍（因为动能与速度的平方成正比），所以即使是在相同的作用力下，第二个过程中外力所做的功也显著大于第一个过程中的功。这体现了动能定理的一个重要特点：在无外力做负功的情况下，外力所做的正功与物体动能的增量相等，且这个增量随速度平方的增加而增加。第二题实验中，小华通过改变作用力的大小，探究了功与速度变化的关系。他记录了以下实验数据：作用力F/N位移s/m物体质量m/kg速度v/m·s⁻¹100.212150.313200.414250.515（1）根据实验数据，分析功与速度变化的关系；（2）如果实验中物体的质量增加为2kg，其他条件不变，求作用力为30N时，物体的速度变化量。答案：（1）根据实验数据，可以发现随着作用力的增大，物体的速度也在增大，且速度与作用力的比值大致相等。由此可以得出结论：在物体质量一定时，物体的速度变化量与作用力成正比。解析：在实验中，根据功的定义，功W等于作用力F与位移s的乘积，即W=Fs。由牛顿第二定律F=ma，其中a为加速度，m为物体的质量。将牛顿第二定律代入功的定义，得到W=mas。由于速度v是加速度a与时间t的乘积，即v=at，代入上式得到W=mat2。由于实验中位移s=0.2m，可以得到t=s/v。将t代入W=mat2，得到W=mas2/v2。由此可知，在物体质量一定时，物体的速度变化量与作用力成正比。（2）当物体质量增加为2kg时，其他条件不变，求作用力为30N时，物体的速度变化量。解析：根据第（1）问的分析，我们知道物体的速度变化量与作用力成正比。当作用力为30N时，速度变化量与作用力为20N时的速度变化量之比为30N/20N=3/2。由表格可知，作用力为20N时，物体的速度变化量为4m/s。因此，当作用力为30N时，物体的速度变化量为4m/s×3/2=6m/s。答案：（2）物体的速度变化量为6m/s。第三题实验中，已知一质量为m的物体在水平面上受到一恒力F的作用，沿直线运动，测量得到物体在不同时间t内的位移s。现要探究功与速度变化的关系，请回答以下问题：（1）请根据实验数据，计算物体在t1时刻的速度v1；（2）根据实验数据，计算物体在t1时刻的动能Ek1；（3）若已知物体在t1时刻受到的合外力为F1，请根据功的公式计算物体在t1时刻的功W1；（4）分析物体在t1时刻的动能Ek1与功W1之间的关系。答案：（1）物体在t1时刻的速度v1为s/t1；（2）物体在t1时刻的动能Ek1为1/2*m*v1^2；（3）物体在t1时刻的功W1为F1*s；（4）根据动能定理，物体在t1时刻的动能Ek1与功W1之间的关系为：Ek1=W1。解析：（1）根据位移与时间的关系，速度v1等于位移s除以时间t1；（2）动能Ek1的计算公式为1/2*m*v1^2，将v1代入即可得到物体在t1时刻的动能；（3）功W1的计算公式为F1*s，将实验数据中的F1和s代入即可得到物体在t1时刻的功；（4）根据动能定理，物体的动能变化等于物体所受的合外力所做的功。在本题中，物体在t1时刻的动能Ek1等于物体在t1时刻的功W1。这是因为物体在水平面上运动，没有其他外力做功，所以合外力所做的功完全转化为物体的动能。第四题题目：一物体从静止开始，在水平面上受到一个恒定力的作用，沿直线运动。已知物体在0t时间内的位移为s，速度为v，在t2t时间内的位移为2s，速度为2v。求物体受到的恒定力F的大小。答案：2mv²/(t²)解析：根据题目，物体在0~t时间内的位移为s，速度为v，可以使用公式：v=s/t。在t~2t时间内的位移为2s，速度为2v，同样可以使用公式：2v=2s/(2t)=s/t。由第1步和第2步可知，在0t时间和t2t时间内，物体的加速度a是恒定的。根据物理学公式v²=u²+2as，其中u为初速度，s为位移，a为加速度，代入v和s的值，可以得到：(2v)²=(v)²+2a(2s)4v²=v²+4as将v²=s/t代入第3步的公式，得到：4(s/t)²=(s/t)²+4as整理得到：3(s/t)²=4as根据牛顿第二定律F=ma，物体受到的恒定力F等于质量m乘以加速度a。将a用s和t表示，得到：F