专题03+探究功与速度变化的关系参考答案年高一物理必修选修5试验专题练+版含解析

1、【2018资源大赛】【高中组】2019年高一物理必修二、选修3-5实验专题练专题03探究功与速度变化的关系参考答案1.BDE【解析】AB:通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值，且每次橡皮筋的伸长量相同，让拉力做功是一根橡皮筋做功的整数倍。故A项错误，B项正确。CD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，加速过程中拉力做功对应加速过程速度变化，探究两者间关系。故C项错误，D项正确。E：适当抬高左侧木板，可使小车重力沿木板的分量与摩擦力相互抵消，小车所受合力等于橡皮筋拉力，橡皮筋做的功等于合力对小车做的功。故E项正确。2. D需要用刻度尺测出AB间的距离xi、BC间的距离s

2、和弹簧竖直悬挂滑块时的长度X2和弹簧的原长xo；【解析】【详解】(1)松手后滑块在水平桌面上滑动过程中受到强篝弹力和摩擦力的作用，根据牛顿第二定律得：斗黑,滑块向右运动时,弹力减小,加速度减小，当弹力等于摩擦力时j加速度为零,速度达到最大值，木块继续向右运动，弹力进一步;咸小，加速度反向博大，木块做减速运动，当速度等于零时，加速度为霎，故D正确，AEC错误.故选D(2)该过程中，物体运动克服摩擦力做功，消耗弹簧的弹性势能，即弹簧弹力做的正功等于克服摩擦力做4产功，所以要求弹簧弹力做功的大小，根据W=,需要测量弹簧的形变量，即原长和压缩后的长度的差值AB间的距离xi;需要求弹簧的劲度系数，可以根

3、据弹簧挂物体时处于平衡状态求出劲度系数，所以需要测-kxz量弹簧竖直悬挂滑块时的长度X2,和弹簧的原长X0；在整个过程中根据功能关系有2=pmgs,所以要测量物体滑行的距离，即BC间的距离s；-kx2-kx?(3)根据题意，弹簧弹力做功为：W=/设滑块质量为m有：kx=mg,即：k(X2-xo)=mg-kxl根据功能关系有：W=mgS联立解得：一区-【点睛】利用悬挂时二力平衡求出弹簧的劲度系数k,利用了功能关系来求摩擦系数，即运动过程中克服摩擦力做的功等于消耗弹簧的弹性势能.3. 天平可在小车上加适当的祛码或钩码【解析】(D根据本实蛉的实险原理是合外力所做的功等于动能的变化量,通过研究纸带来研

4、究小车的速度，利用天平测量小车的质量，利用祛码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量,即还需要天平.(2)平衡摩掇力后当他用多个钩码至引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数技少即小车的加速度大，所以应减少小车的加速度，当小车的合力一定的情况下，据牛顿第二定律可知，适当增大小车的质量j即在1等上加适量的磋码.【点睛】明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习._WmgUmg.4. (1)弹簧劲度系数kd(2)04h2d【解析】(1)将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小铁

5、球步骤中，目的是由此确定弹簧的劲度系数d,(3)小球弹出后做平抛运动，则水平方向：112卜=军竖直方向：%=L院解得；所以小铁球被弹簧弹出的过程中初动能国=0,1911?mgl%£=.严小;mg二末动能：wk21171g2皿收W=-KX=，x=在此过程中弹簧弹力做功为O静止时测得弹簧的形变量为d.在此mgL2故本题答案是：弹簧劲度系数k;d；0；彳。5. 0.390.500.40(0.280.42)【解析】(1)配重重力做功为：W=mgx=0.1x9.8x0.4=0.39J.(2)由图可知，纵轴截距对应的就是打A点速度的平方，因此有：V02=0.25m2/s2,解得：v°=

6、0.50m/s.TJ12122a1NW=-mvmvvVn+k=(3)根据动能定理：22口，可得“m,所以图象的斜率：不，代入数据得：m=0.40kg.再减去配重0.1kg，小车的质量M=0.3kg。【点睛】本题考查了该实验的具体操作和结合图象进行数据处理，对应图象问题处理方法为，结合数学知识，写出图象的函数关系方程，明确截距、斜率等含义即可.6. 使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡便于表示合外力做的功不必相等【解析】(1)要调节小木块赶的位置，目的是使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡j即为了平衡摩摭力，使得橡皮筋的拉力即为小车受到的合外力。(2)幅全相同的橡皮筋的目的是使于表示合外

7、力做的功，这样合外力做的功就可以表示成W、2W.3W、所以不需要计算出橡皮筋对小车做功的具体数值。(3)选用纸带上所打的点间距相等的点来险证小车最后获得的动能，然后脸证功与动能之间的关系。故本题答案是：使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡.便于表示合外力做的功5不必相等点睛：为了找到合外力做功与动能增加之间的关系，所以在做此实验时要注意平衡摩擦力，利用增加橡皮筋的条数来达到做功按倍数增加这样一个效果，所以没必要具体求出橡皮筋做功的多少，即可验证动能定理。7. ABCBC【解析】(1)A、使用橡皮筋对小车所做功等于合外力的功，实验前要平衡摩擦力，长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力，

8、故A正确；B、选择相同的橡皮筋，实验时使橡皮筋的伸长量相同，每根橡皮筋做功相同，可以通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值，故B正确；C、每次实验中橡皮筋的额规格要相同，拉伸的长度要相同，以保证每根橡皮筋做功相同，故C正确；D、由实3可知，叭，与v2成正比，故D错误；故选ABC(2)由图2所示纸带可知，在相邻相等时间间隔内，小车在AB段的位移越来越大，由此可知，在AB段小车做加速运动；在BC段，相邻点间的距离相等，小车在BC段做匀速运动，橡皮筋做功完毕，小车做匀速运动，实验时应测出橡皮筋做功完毕时小车的速度，因此应选BC来计算小车的速度。8. 把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力DC口/【解析

9、】(1)由题意可知，橡皮筋的弹力为小车所受的合力，故需把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力；(2)为研究橡皮筋做的功和物体速度变化的关系，需测量小车匀速阶段的瞬时速度，故选D;(3)由该过程的能量转化关系可知，橡皮筋的弹性势能通过弹力做功完全转化为小车的动能，故Wv图象为二次函数，故其图象为C;(4)由以上分析可知本实验结论是：橡皮筋做的功W和物体速度vn变化的关系应是叱珏/故本题答案是：(1)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力；(2)D;(3)C;(4)"/。1d2d2-Aft9. (1)窄片通过两个光电门的时间相同(2)mg(3)以口【解析】(D实验平衡摩擦力后;确定滑块做匀速

10、直线运动的依据是：窄片通过两个光电门的时间相同$平衡摩擦力后渭块在句加速下滑过程中所受的合外力大小等于细绳的拉力,而细绳的拉力大小近似等于钩码的重力大小，所以滑块所受的合外力大小等于钩码的重力大小也4f对滑块，外力做功为制目口动能的变化量4%避需要探究的方程为：mgL=°zd3cf10.(1)近似相等(2)保持一致(3)1.73【解析】(1)平衡摩擦力的方法是：将木板左端垫高，使木板稍微倾斜，使小车连上纸带，纸带穿过打点计时器限位孔，放在木板上；轻轻推动小车，打出一条纸带，测量小点之间的距离，只要间距近似相等,小车匀速运动，就可以认为平衡阻力了;(2)实验时每次橡皮筋拉伸的长度应该保

11、持一致，这样增加橡皮条的个数时，可认为橡皮条对小车做的功成倍数增加;(3)选取纸带上点迹均匀的部分来计算小车的速度，则由纸带求出小车获得的速度大小为3.46X10-2m/s=1.73m/s0一02/O点睛：本题涉及打点计时器的工作原理和探究功与速度变化关系实验的原理，从实验原理的角度分析，知道平衡摩擦力的目的和方法；知道求解小车速度的方法。11. (1)AC(2)0.36【解析】(1)为了使细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力，同时要调节木板左端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行；故选AC.xac(10.062,86)X10-2,Vd

12、=m/s=(2)打点计时器打R点时小车的速度大小为0.212. CC0.42t解析】实蛉前将长木板的一谍垫起适当的高度的目的是平衡摩擦力,为了使细线对4淬的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是将长木板的一端陛起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶j给打点计时器通电，轻推小车，从打出的如带判断小车是否儆匀速运动，即平衡摩擦力，故AB错误，C正确，故选C.(2)当m«M时，艮归沙和沙桶总质量远远小于小转喷码的总质量,绳子的拉力近似等于沙少桶的总重力.因此最合理的一组是C.故选：C.(3)相邻的两个计

13、数点之间还有四个点未画出,则计数点间的时间间隔：由匀变速直线运动的推论:。=皿可知，力口速度：«=*Ag-5周三+土总+配+步尸，王5口司54。口川-口1皿-DLI4654口.口E3443闺5口日点睛：要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握.【解析】(1)由图可知，实验过程中祛码向下加速运动，加速度方向向下，处于失重状态，故A错误；与小车相连的轻绳与长木板一定要平行，故B正确；实验过程中，祛码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于祛码和

14、祛码盘总重力的一半，故C错误；由于不是祛码的重力即为小车的拉力，故不需要祛码和祛码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故D错误；故选B.%Vg(2)在打B点时小车的速度大小为21;从打B点到打E点的过程中，合力对小车做的功是W=FS在打E点时小车的速度大小为点睛：解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力.14.Cmgx2TA错误;【解析】(1)平衡摩擦力时不将重物挂在小车上，只需让小车拖着纸带在木板上匀速滑动，选项应先接通打点计时器电源，再释放小车，选项B错误；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，这样可以得到更多的点

15、，选项C正确；此实验中没必要使重物质量远大于小车质量，选项D错误；故选C.宏3Tl(2)从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=mgM打B点时小车的速度v=2T。(3)已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，弹簧的弹性势能全部转化为小车的动能，故W=mV,故v2与W成正比，故A正确。点睛：本题考查动能定理的实验探究，这个实验的一个重点就是学会使用打点计时器计算速度，然后分析动能和重力势能的关系，多练习速度计算也是本题的一个基础。本实验中也要知道误差的来源，这样在分析图象问题时就容易得出原因。-产后_号产写口15. (1)天平(2)连接(3)3外力对物体

16、所做的功等于物体动能的增量【解析】(1)要计算小车的动能变化，还需要测量小车的质量，故还需要天平；(2)平衡摩擦力时应取下钩码，连接长纸带，木板右端适当垫高，使小车能匀速运动，即在纸带上打出的点迹是均匀的；(3)根据功的定义可知外力做功为W二;根据匀变速直线运动中间时刻速度推论可得打到A点时的速度为“4T4，打到E点时的速度为4T4，故小车的动能量为117nrW_""一/*一2叫一下卜一"，若图像的斜率为1,即明，故故可得出结论是外力对物体所做的功等于物体动能的增量.【点睛】本题考查探究功和速度变化关系的实验，关键是明确合力的功、动能的变化如何测量，要从实验原理角

17、度分析误差产生的原因和减小方法，不难.16. (1)平衡摩擦力(2)2(3)W与,成正比。【解析】(1)木板倾斜的目的是为了平衡摩擦力，让重力的分量与摩擦力抵消,小车在运动过程中合外力所做的功等于橡皮筋所做的功。X4.00X10-2,tv=-=m/s=(2)第四次的纸带(如图所示)求得小车获得的速度t0.02(3)若卬一#图象是一条过原点的倾斜的直线，则说明W与产成正比。17.(1)交流(2)D(3)(4)在误差允许范围内，Wv2【解析】(1)实将需要用打点计时器测速度，而打点计时器需要使用交流电源.0)实险前需要平衡摩擦力，把木板的T岩适当垫高，放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，故ABC

18、错误，D正确，故选D.<3)在坐标中认真描点，挑后再连线，即得到图线.|RM(4)根据描出的图线，我们得到一条倾斜的直线，所以可以说明，在误差允许的范围内Wv2【点睛】(1)打点计时器使用交流电源，实验需要用刻度尺测量纸带上两点间的距离.(2)实验前应平衡摩擦力，把木板的一端适当垫高使拖着纸带的小车在木板上做匀速直线运动.(3)描点连线，根据图线得出结论。与与-勺218. (1)2乩，2At(2)下滑的位移工,“(3)k【解析】根据匀变速直线运动过程中中间时刻瞬时速度等于该过程中的平均速度可得:x2飞一勺F荻合外力为重物的重力，要求出外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块的位移x,则附二

19、尸彳=mgx；1122VT-Fx=Mg'fft2Mv2v2=-WM=-合外力做的功为22,所以间，已知直线斜率为k,所以L.情感语录1 .爱情合适就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力2 .时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自3 .女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用4 .总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕5 .最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在6 .我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你7 .会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾8 .其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字9 .女人谁不愿意青

20、春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你10 .我们和好吧，我想和你拌嘴吵架，想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了11 .如此情深，却难以启齿。其实你若真爱一个人，内心酸涩，反而会说不出话来12 .生命中有一些人与我们擦肩了，却来不及遇见；遇见了，却来不及相识；相识了，却来不及熟悉，却还要是再见13 .对自己好点，因为一辈子不长；对身边的人好点，因为下辈子不一定能遇见14 .世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心15 .离开之后，我想你不要忘记一件事：不要忘记想念我。想念我的时候，不要忘记我也在想念你16 .有一种缘分叫钟情，有一种感觉叫曾经拥有，有一种结局叫命中注定，有一种心痛叫绵绵无期17 .冷战也好，委屈也罢，不管什么时候，只要你一句软话，一个微笑或者一个拥抱，我都能笑着原谅18 .不要等到秋天，才说春风曾经吹过;不要等到分别，才说彼此曾经爱过19 .从没想过，自己可以爱的这么卑微，卑微的只因为你的一句话就欣喜不已20 .当我为你