《实验：探究功与速度变化的关系》习题.doc

实验：探究功与速度变化的关系习题一、单选题(本大题共10小题，共40.0分)1、人骑自行车下坡，坡长 l500 m，坡高 h8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s， g取10 m/s 2，则下坡过程中阻力所做的功为（）。 A. 4 000 J B. 3 800 J C. 5 000 D. 4 200 J 2、一质量为 m的小球用长为 L的轻绳悬挂于 O点，小球在水平拉力 F的作用下，从平衡位置 P点缓慢地移到 Q点，如图所示，则力 F所做的功为（）。 A.mgLcos B.mgL(1cos )C.FLsin D.FLcos 3、物体在合外力作用下做直线运动的 v-t图象如图所示下列表述正确的是（）. A. 在01 s内，合外力做正功 B. 在02 s内，合外力总是做负功 C. 在12 s内，合外力不做功 D. 在03 s内，合外力总是做正功 4、某人用手将一质量为1 kg的物体由静止向上提升1 m，这时物体的速度为2 m/s，则下列说法不正确的是( g取10 m/s 2)（）。 A.手对物体做功12 JB.合力对物体做功12 JC.合力对物体做功2 JD.物体克服重力做功10 J5、在探究外力做功与物体动能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较密，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. 小车受到的阻力较大 6、下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能变化的关系正确的是（）。A.如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零B.如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零C.物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化D.物体的动能不变，所受的合外力必定为零7、有关功和能，下列说法正确的是（）。 A.力对物体做了多少功，物体就具有多少能B.物体具有多少能，就一定能做多少功C.物体做了多少功，就有多少能量消失D.能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少8、如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于（）。 A.0.3 JB.3 JC.30 JD.300 J9、一质量为2 kg的滑块，以4 m/s的速度在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间，滑块的速度方向改为向右，大小为4 m/s，在这段时间里水平力做的功为()。 A.0B.8 JC.16 JD.32 J10、质量为m的金属块，当初速度为v 0时，在水平面上滑行的最大距离为s，如果金属块的质量增加到2m，速度增大到2v 0时，在同一水平面上金属块滑行的最大距离为（ ）。 A.sB.2sC.4sD.s二、实验题探究题(本大题共1小题，共9.0分)11、某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图1所示的实验将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或打点计时器，先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点，得到的纸带如图2所示，O点为计时器打下的第1个点，该同学对数据进行了下列处理：取OA=AB=BC，并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为v A=0。12 m/s，v B=0。17 m/s，v C=0。21 m/s，根据以上数据你能否大致判断Wv 2? 三、计算题(本大题共4小题，共40.0分)12、过山车是游乐场中常见的设施如图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成， B、 C、 D分别是三个圆形轨道的最低点， B、 C间距与 C、 D间距相等，半径 R 12.0 m、 R 21.4 m一个质量为 m1.0 kg的小球(视为质点)，从轨道的左侧 A点以 v 012.0 m/s的初速度沿轨道向右运动， A、 B间距 L 16.0 m小球与水平轨道间的动摩擦因数 0.2，圆形轨道是光滑的假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠重力加速度取 g10 m/s 2，计算结果保留小数点后一位数字试求：（1）小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小。（2）如果小球恰能通过第二个圆形轨道， B、 C间距 L应是多少？ 13、在2008年8月19日的北京奥运会跳高比赛中，俄国选手斯林诺夫以2.36 m的成绩夺得金牌斯林诺夫在比赛中从地面起跳后上升到一定的高度，跃过横杆后落下，为了避免对其的伤害，在斯林诺夫落下的地方设置一片沙坑斯林诺夫质量为60 kg，身高为1.84 m，斯林诺夫从距地高度为1.90 m的横杆上落下设斯林诺夫开始下落的初速度为零，他的身体直立落地，双脚在沙坑里陷下去的深度为10 cm，落地过程重心下落的高度为1.25 m，忽略他下落过程受到的空气阻力。求： (1)斯林诺夫在接触沙坑表面时的速度大小； (2)沙坑对斯林诺夫平均阻力的大小(取 g10 m/s 2) 14、一个质量为4 kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数=0.1。从t=0开始，物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用，力F随时间的变化规律如图所示。求83秒内物体的位移大小和力F对物体所做的功。g取10 m/s2。 15、质量为m的一列火车，以恒定功率P由静止出发做直线运动。经过一段时间t，火车运动了l。若在运动过程中火车所受阻力恒为本身重力的k倍，求火车运动l时速度的大小。 【答案】1.B2.B3.A4.B5.D6.A7.D8.A9.A10.C11、能12、（1）10.0 N（2）12.5 m13、（1）5 m/s（2）8.110 3 N14、676 J15、【解析】1、下坡过程中，重力做功 WG mgh100108 J8 000 J，支持力不做功，阻力做功 W，由动能定理得： ，代入数据得： W3 800 J。2、小球受重力 mg、拉力 F、绳的拉力 T，其中绳的拉力 T不做功由动能定理得： WF mgL(1 cos )0，所以 WF mgL(1 cos )，选项B正确。3、由动能定理知，合力做正功，物体动能增加，合力做负功，物体动能减少，因此选A。4、这个过程中物体克服重力做功 W 1 mgh10 J，D正确；由动能定理知，合力对物体做的功 W E k2 E k12 J，B错误，C正确；手对物体做的功 W 2 W+ W 112 J，A正确。5、阻力较大导致小车先加速运动，后减速运动，使纸带上的点两端较密，中间疏6、由功的定义 W Fscos 可知，当物体所受合外力为零时，合外力做功一定为零，选项A正确；若合外力不为零，而与位移方向垂直时，做功仍为零，而加速度却不为零，因而选项B、C、D皆错。7、功是能量转化的量度。8、根据生活常识，20个鸡蛋大约1 kg，表演者抛出的高度按0.5 m计算，则抛出过程中对鸡蛋做的功为 W mgh 100.5 J0.25 J，选项A正确。9、直接运用动能定理，该过程中只有水平力对物体做功，而动能变化量为零，所以水平力对滑块做功为0。10、金属块在水平面上滑行时，动能的减少量等于克服摩擦阻力所做的功。 由动能定理可知，金属块克服摩擦阻力做的功等于金属块动能的减少量。当滑行距离最大时，末动能为零，而在同一平面上，滑动摩擦力F =mg不变。 因为-mgs=0- mv0 2，所以-mgs=0- mv0 2 联立以上两式可解得：x=4s。正确选项为C。11、设由O到A的过程中，重力对重物所做的功为W，那么由O到B过程中，重力对重物所做的功为2W，由O到C的过程中，重力对重物所做的功为3W。由计算可知， ， ， ， ， ，即 ， ；由以上数据能判定Wv 2是正确的12、（1）设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为 v 1，根据动能定理 。小球在最高点受到重力 mg和轨道对它的作用力 F，根据牛顿第二定律 ，联立解得 F10.0 N。 （2）设小球在第二个圆轨道最高点的速度为 v 2，由题意 ， ，联立解得 L12.5 m。13、（1）斯林诺夫从高处落下到接触沙坑表面的过程中，其重心下落的高度 h1.25 m，由动能定理即解得斯林诺夫落到地面的速度： ， ；（2）斯林诺夫从下落到沙坑中停下，这个过程中初末动能都为零，由动能定理得： mg( h+ l) fl0，得 f8.110 3 N。14、解：一个运动周期时间为4秒，半个周期t=2秒。物体所受到的摩擦力大小为：f=mg,前2秒内物体的加速度：