2024-2025学年高中物理第七章6实验：探究功与速度变化的关系练习含解析新人教版必修2

PAGEPAGE76.试验:探究功与速度变更的关系基础巩固1.关于外力对物体所做功与速度关系的表达正确的是()A.W∝vB.W∝vC.W∝v2D.以上都错误答案:C2.(多选)在用如图所示装置做探究做功与速度变更的关系的试验时,下列说法正确的是()A.通过变更橡皮筋的条数变更拉力做功的数值B.通过变更橡皮筋的长度变更拉力做功的数值C.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D.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解析:试验通过增加橡皮筋的条数,使橡皮筋对小车做的功成倍增加,故A正确,B错误;小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕的速度,故C正确,D错误。答案:AC3.关于探究功与速度变更的关系的试验中,下列叙述正确的是()A.每次试验必需设法算出橡皮筋对小车做功的详细数值B.每次试验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一样C.放小车的长木板应当尽量使其水平D.先接通打点计时器的电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析:本试验没有必要测出橡皮筋做的功究竟是多少,只要测出以后各次试验时橡皮筋做的功是第一次试验时的多少倍就已经足够了,A错误。每次试验橡皮筋拉伸的长度必需保持一样,只有这样才能保证以后各次试验时,橡皮筋做的功是第一次试验时的整数倍,B错误。小车运动中会受到阻力,只有使木板倾斜到肯定程度,才能减小误差,C错误。试验时,应当先接通电源,让打点计时器起先工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,D正确。答案:D4.(多选)在探究功与速度变更的关系的试验中,某同学是用下面的方法和器材进行试验的:放在长木板上的小车,由静止起先在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动,小车拉动固定在它上面的纸带,纸带穿过打点计时器。关于这一试验,下列说法正确的是()A.长木板要适当倾斜,以平衡小车运动中受到的阻力B.重复试验时,虽然用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同C.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的部分进行计算D.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算解析:在本题的试验中,由于小车在运动中受到阻力(摩擦力和纸带的阻力),所以要使长木板适当倾斜,以平衡小车运动过程中受到的阻力,重复试验时,为了使橡皮筋对小车所做的功与它的条数成正比,所以用到橡皮筋的条数虽然不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同,利用纸带上的点计算小车的速度时,由于要计算的是小车脱离橡皮筋后匀速运动的速度,所以应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算,故选项A、B、D是正确的。答案:ABD5.在做探究功与物体速度变更的关系的试验时,小车的质量为m,运用橡皮筋6根,每次增加一根,试验中W、v、v2的数据已填在表格中。Wv/(m·s-1)v2/(m2·s-2)00010.800.6421.101.2131.281.6441.532.3451.763.1061.893.57(1)试在图中作出相应关系图像。(2)从图像可以得出的试验结论是。

解析:(1)将表中的数据分别描在图甲、乙所示的两个坐标系中,然后在图甲中用平滑曲线连接,在图乙中用倾斜直线连接,并且使尽可能多的点分布在曲线上或对称分布在直线两侧,如图甲和乙所示。(2)从乙图看出W∝v2。答案:(1)见解析图(2)W∝v26.某同学在探讨“对不同物体做相同功状况下,物体质量与速度的关系”时,提出了以下四种猜想:A.m∝v B.m∝1C.m∝v2 D.m∝1为验证猜想的正确性,该同学用如图所示的装置进行试验:将长木板平放在水平桌面上,木块固定在长木板一端,打点计时器固定在木块上,木块右侧固定一轻弹簧。用连接纸带的小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放,打点计时器在纸带上打下一系列点,选取点迹匀称的一部分纸带,计算出小车匀速运动的速度v1,测出小车的质量m1;然后在小车上加砝码,再次压缩弹簧至长木板虚线处由静止释放小车,计算出小车和砝码匀速运动的速度v2,测出小车和砝码的总质量m2;再在小车上加砝码,重复以上操作,分别测出v3、m3……(1)每次试验中,都将小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放,目的是;若要消退每次试验中小车和纸带受到的阻力对小车运动的影响,应进行的试验操作是

。

(2)某次试验采集的五组数据如下表:m/kg0.100.200.300.400.50v/(m·s-1)1.0000.7070.5770.5000.447由表格数据直观推断,明显不正确的两个猜想是A、B、C、D中的;若对某个猜想进行数据处理并作图,画出了如图所示的图像,则图中的横坐标应是。解析:(1)每次将小车压缩弹簧至长木板的虚线处,弹簧具有相同的弹性势能,这样每次对小车做的功相同;要消退阻力对小车运动的影响,应先平衡摩擦力,可垫高木板固定打点计时器的一端,静止释放小车时,小车连同纸带一起在木板上匀速运动。(2)由表中数据可知,明显不正确的两个猜想是A和C;由表中数据及图像可知小车的质量m跟1v答案:(1)使小车获得相同的动能(弹簧对小车做功相同)垫高木板固定打点计时器的一端,静止释放小车时,小车连同纸带一起在木板上匀速运动(平衡摩擦力)(2)AC实力提升1.如图所示,在探究功与物体速度变更的关系的试验中,关于橡皮筋做的功,下列说法正确的是()A.橡皮筋做的功可以干脆测量B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D.把橡皮筋拉伸为原来的2倍,橡皮筋做功也增加为原来的2倍解析:橡皮筋做的功等于橡皮筋所释放的弹性势能,但无法干脆测量,橡皮筋的条数成倍增加,弹性势能也会成倍增加,即做功成倍增加,但橡皮筋只是在释放弹性势能的一段时间内才做功,故A、C错,B对。橡皮筋的弹性势能与形变量的二次方成正比,当拉伸为原来的2倍时,橡皮筋的做功变为原来的4倍,故D错。答案:B2.用如图所示的装置探究功与物体速度变更的关系。试验时,先适当垫高木板,然后由静止释放小车,小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出,沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带,记录运动状况。视察发觉纸带前面部分点迹疏密不匀,后面部分点迹比较匀称,回答下列问题:(1)适当垫高木板是为了。

(2)通过纸带求小车速度时,应运用纸带的(选填“全部”“前面部分”或“后面部分”)。

(3)若试验作了n次,所用橡皮筋分别为1根、2根、…、n根,通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2、…、vn,用W表示橡皮筋对小车所做的功,作出的W-v2图线是一条过坐标原点的直线,这说明W与v的关系是

。

答案:(1)平衡摩擦力(2)后面部分(3)W与速度v的二次方成正比3.探究功与速度变更的关系的试验装置如图所示,当小车在两条橡皮筋的作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W0。当用4条、6条、8条、……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次、……试验时,橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0、……每次试验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。(1)关于该试验,下列说法正确的是。

A.打点计时器可以用直流电源供电,电压为4~6VB.试验中运用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C.每次试验中应使小车从同一位置由静止弹出D.利用每次测出的小车最大速度vmax和橡皮筋做的功W,依次作出W-vmax、W-(2)如图给出了某次在正确操作状况下打出的纸带,从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带,测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65cm,OB=7.12cm,OC=8.78cm,OD=10.40cm,OE=11.91cm。已知相邻两点打点时间间隔为0.02s,则小车获得的最大速度vmax=m/s。

解析:(1)试验应用沟通电源,A错误;试验中运用的橡皮筋原长应相等,B错误;每次试验中应使小车从同一位置由静止弹出,C正确;作出各种不同形式的图像,才能推断做功与速度变更的关系,D正确。(2)由纸带计算得AB=1.47cm,BC=1.66cm,CD=1.62cm,DE=1.51cm,小车从打B点到打D点的过程中近似做匀速运动,则小车的最大速度vmax=BD2T=答案:(1)CD(2)0.824.★在追寻科学家探讨踪迹的过程中,某同学为探究恒力做功和物体动能变更间的关系,采纳了如图甲所示的试验装置。(1)试验时,该同学用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的试验误差,你认为应当实行的措施是。

A.保证钩码的质量远大于小车的质量B.选取打点计时器所打第1点与第2点间的距离约为2mm的纸带来处理数据C.把长木板不带滑轮的一端适当垫高以平衡摩擦力D.必需先接通电源再释放小车(2)图乙是试验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点,相邻计数点间的时间间隔为t,相邻计数点间的距离已在图中标出,测出小车的质量为m0,钩码的总质量为m。从打B点到打E点的过程中,合力对小车做的功是,小车动能的增量是。(用题中和图中的物理量符号表示)

甲乙解析:(1)若要用钩码的重力表示小车受到的合力,则应当把长木板不带滑轮的一端适当垫高以平衡摩擦力,并保证钩码质量远小于小车质量,故选C。(2)把钩码的重力当成小车受到的合外力,则从B点到E点合外力做功为mgx,利用中点时刻的速度等于平均速度可求得vB=x12t答案:(1)C(2)mgx5.某同学在探究功与物体速度变更的关系试验中,设计了如图甲所示的试验。将纸带固定在重物上,让纸带穿过电火花计时器。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,得到的纸带如图乙所示。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