2019-2020学年高中物理第七章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系课时作业含解析 人教版必修2 5页

第6节　实验:探究功与速度变化的关系 ‎1.图示是“探究功与速度变化的关系”实验装置,用该装置实验时,需要测出(　C　)‎ A.小车的质量 B.橡皮筋的劲度系数 C.橡皮筋恢复原长时小车的速度 D.橡皮筋对小车做功的具体数值 解析:本实验只需要探究橡皮筋做的功与小车获得速度的定性关系,故不需要测量小车质量,橡皮筋劲度系数和橡皮筋对小车做功的具体数值。‎ ‎2.利用如图甲所示的装置“探究做功与物体速度变化的关系”,某同学打出如图乙所示的纸带.为了更精确地测定橡皮筋对小车做功完成后小车的速度,应测量(　D　)‎ A.0和1间的距离 B.1和2间的距离 C.2和3间的距离 D.3和4间的距离 解析:实验需要测定的是橡皮筋对小车做功完成后小车的速度,即小车做匀速运动时的速度,即要选择距离较大且均匀的点,测量的距离应尽可能大一些,以减小测量误差,故应测量3和4间的距离。‎ ‎3.某学习小组在利用橡皮筋做“探究功与速度变化的关系”的实验中,小车在运动中会受到阻力作用,因此,在小车沿木板滑动的过程中,除橡皮筋对其做功外,还有阻力做功,这样便会给实验带来误差。在实验中想到的办法是使木板略微倾斜,对于木板的倾斜程度,下面说法正确的是(　BC　)‎ A.木板只要稍微倾斜一下即可,没有什么严格要求 B.木板的倾斜程度在理论上应满足条件,即使物体重力沿斜面下滑的分力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直线运动,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 解析:倾斜木板的原因是为了平衡小车在运动过程中受到的摩擦力。从力的角度分析,是让重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡;从运动的角度分析,是让小车在木板上做匀速直线运动。故选项B,C正确,A,D错误。‎ ‎4.关于“探究做功与速度变化的关系”的实验,下列说法中正确的是(　AC　)‎ 5‎ A.应调节定滑轮的高度使细绳与木板平行 B.应调节定滑轮的高度使细绳保持水平 C.平衡摩擦力时,若纸带上打出的点越来越密,就应调大斜面倾角 D.平衡摩擦力时,若纸带上打出的点越来越疏,就应调大斜面倾角 解析:实验中调整定滑轮高度,使细绳与木板平行,这样能使细绳对小车的拉力等于它受的合力,A正确,B错误;纸带上打出的点越来越密,表明小车做减速运动,摩擦力平衡不够,这时需要垫高木板一端,使斜面倾角增大,直到打出的点均匀为止,C正确,D错误。‎ ‎5.“探究功与速度变化的关系”实验装置如图所示。‎ ‎(1)除了图中所给出的实验器材外,实验还需要的器材有　　　　。 ‎ ‎(2)根据图示装置,为平衡摩擦力,应将木板的　　　　(选填“左”或“右”)端适当垫高。‎ ‎(3)在实验过程中,固定橡皮筋时,橡皮筋应与　　　　(选填“木板面”或“水平桌面”)平行。‎ 答案:(1)BC　(2)左　(3)木板面 ‎6.用如图甲所示的装置来完成“探究功与速度变化的关系”实验,将细绳一端拴在小车上,跨过滑轮后,细绳另一端固定一小桶,在小桶内放入砝码,牵引小车运动,并把小桶和砝码所受的总重力当做小车受到的拉力,探究拉力对小车做的功与小车获得的速度的关系,则:‎ ‎(1)下列说法正确的是　　　　。‎ A.本实验不需要平衡摩擦力,可以直接将长木板水平固定 B.实验时应先不挂小桶,适当抬高长木板的左端,平衡小车受到的摩擦力 C.实验时应先接通打点计时器的电源,再释放小车 D.实验时应先释放小车,再接通打点计时器的电源 ‎(2)某次实验小桶和钩码的总质量为m,小车的质量为M,获得的纸带如图乙所示,图中1,2,3,4都为计数点,计数点2,3,4与点1间的距离分别为x1,x2,x3,相邻两计数点间的时间间隔为T。则:‎ 5‎ ‎①在打点计时器打“2”点时,小车运动的速度大小为　　　　; ‎ ‎②在打点计时器打“2”点到打“3”点的过程中,外力对小车做的功为　　　　。‎ 答案:(1)BC　(2)①　②mg(x2-x1)　‎ ‎7.(2019·浙江1月学考)用如图甲所示装置做“探究做功与物体速度变化的关系”实验。‎ ‎(1)除了图甲中已给出的实验器材外,还需要的测量器材是　　　　(填字母)。‎ A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.弹簧测力计 ‎(2)实验前,要求通过调整长木板的倾角来平衡小车受到的阻力。可认为阻力已被平衡的方法是　　(填字母)。 ‎ A.轻推小车后,小车运动越来越快 B.静止释放小车后,小车仍保持静止 C.静止释放小车后,小车运动越来越快 D.轻推小车后,拖着纸带的小车能缓慢持续下滑 ‎(3)有同学根据实验数据得到的图象如图乙所示,为了能更加直观地确定W与v之间的关系,应作出　　　　图象。 ‎ 答案:(1)C　(2)D　(3)Wv2‎ ‎8.在 “探究功和速度变化关系”的实验中,甲同学直接将长木板放在水平桌面上进行橡皮筋拉小车实验(如图甲所示);乙同学将长木板一端垫高(如图乙所示),调整木块位置使得连接纸带的小车被轻推后恰好能在长木板上匀速下滑,然后进行橡皮筋拉小车实验。‎ ‎(1)两同学中操作正确的是　　　　(选填“甲”或“乙”)同学。 ‎ ‎(2)下列操作正确规范的是　　　　。(本题只有一个选项是正确的)‎ A.打点计时器接直流电源 B.先释放小车,再接通电源 C.需使用相同规格的橡皮筋 5‎ D.改变橡皮筋条数后小车可从不同位置静止释放 ‎(3)通过正确操作得到的一条纸带应为图　 　　　(选填“丙”或“丁”)。‎ 解析:(1)为平衡摩擦阻力,应调整木板位置使得连接纸带的小车被轻推后恰好能在长木板上匀速下滑,乙同学的操作正确。‎ ‎(2)打点计时器应接交流电源,应先接通电源,再释放小车,改变橡皮筋条数后小车应从相同位置静止释放,使用的橡皮筋规格应相同,故选C。‎ ‎(3)正确操作得到的纸带显示的小车的运动应是先加速,后匀速,故应选丁。‎ 答案:(1)乙　(2)C　(3)丁 ‎9.如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究功和速度变化的关系”实验。‎ ‎(1)打点计时器使用的电源是　　　　(填字母)。 ‎ A.直流电源 B.交流电源 ‎(2)①实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是　　　　(填字母)。 ‎ A.把长木板右端垫高 B.改变小车的质量 ‎②在不挂重物且　　　　(填字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。 ‎ A.计时器不打点 B.计时器打点 ‎(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A,B,C…若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A,B,C,…各点到O点的距离为x1,x2,x3,…,如图2所示。‎ 实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=　　　,打B点时小车的速度v=　　　。 ‎ ‎(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2W图象。由此图象可得v2随W变化的表达式为　　　　　　　。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是　　　　。 ‎ 5‎ 解析:(1)打点计时器均使用交流电源,选B。‎ ‎(2)①平衡摩擦阻力和其他阻力,是通过垫高木板右端,构成斜面,使重力沿斜面向下的分力跟它平衡,选A。②平衡摩擦阻力时需要打点计时器工作,纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦,且可以通过纸带打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动,选B。‎ ‎(3)小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离,又小车所受拉力约等于重物重力,因此W=mgx2;小车做匀变速直线运动,因此打B点时小车的速度为打AC段的平均速度,则v=。‎ ‎(4)由题图3可知,图线斜率k≈‎4.7 kg-1,‎ 即v2=4.7 W(m2/s2);与图线斜率有关的物理量为质量。‎ 答案:(1)B　(2)①A　②B　(3)mgx2　‎ ‎(4)v2=4.7 W(m2/s2)　质量 5‎