2019高中物理 課時(shí)檢測(cè)區(qū) 能力達(dá)標(biāo) 7.6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系（含解析）新人教必修2.doc

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實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系 1.在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋的拉伸長(zhǎng)度都保持不變,這樣每次　(　　) A.做的功一樣 B.每條橡皮筋產(chǎn)生的彈性勢(shì)能相同 C.產(chǎn)生的動(dòng)能相同 D.產(chǎn)生的重力勢(shì)能相同 【解析】選B。本次實(shí)驗(yàn)是通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)來(lái)改變彈性勢(shì)能,從而使每次小車(chē)獲得的速度不同的。 2.某同學(xué)在做利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí),拖著紙帶的小車(chē)在橡皮筋的作用下由靜止運(yùn)動(dòng)到木板底端，不計(jì)小車(chē)受到的阻力,在此過(guò)程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的相鄰點(diǎn)間的距離變化情況是　(　　) A.始終是均勻的 B.先減小后增大 C.先增大后減小 D.先增大后均勻不變 【解析】選D。橡皮筋對(duì)小車(chē)作用過(guò)程中小車(chē)速度增大,所以點(diǎn)間距增大,當(dāng)小車(chē)離開(kāi)橡皮筋后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),點(diǎn)的間距不再變化,所以選D。 3.為了計(jì)算由于橡皮筋做功而使小車(chē)獲得的速度,在某次實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶,在A(yíng)、B、C、D中應(yīng)該選用________點(diǎn)的速度才符合要求。 【解析】實(shí)驗(yàn)中所要求測(cè)量的速度應(yīng)該是橡皮筋作用完畢以后小車(chē)的速度,也就是小車(chē)所獲得的最大速度。由題圖中可以看出,打A、B兩點(diǎn)時(shí)橡皮筋還沒(méi)有作用完畢,而打D點(diǎn)時(shí)橡皮筋作用完畢后已經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間,所以最理想的應(yīng)該是C點(diǎn)的速度。 答案:C 4.某同學(xué)用如圖所示的裝置探究功與物體速度變化的關(guān)系。 (1)圖中所示的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,應(yīng)該配備4～6V的________(選填“交流”或“直流”)電源。 (2)實(shí)驗(yàn)中為了平衡小車(chē)所受的摩擦力,可將木板的________(選填“左”或“右”)端墊起適當(dāng)?shù)母叨取? (3)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變橡皮筋的________(選填“長(zhǎng)度”或“條數(shù)”)改變功的值。 (4)操作正確的情況下,以功W為縱坐標(biāo),以________(選填“v”“v2”或“v ”)為橫坐標(biāo)作出的圖線(xiàn)最接近一條傾斜的直線(xiàn)。 【解析】(1)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造和原理可知,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是4～6V的交流電源。 (2)由圖可知,小車(chē)在橡皮筋拉力作用下向右運(yùn)動(dòng),為使橡皮筋做功為合外力做功,需要進(jìn)行平衡摩擦力操作,即需要適當(dāng)墊高木板的左端。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí),每次保持橡皮筋的形變量一定,當(dāng)有n根相同橡皮筋并系在小車(chē)上時(shí),n根相同橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功就等于系一根橡皮筋時(shí)對(duì)小車(chē)做的功的n倍,這個(gè)設(shè)計(jì)很巧妙地解決了直接去測(cè)量力和計(jì)算功的困難,故實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出一條橡皮筋對(duì)小車(chē)做功W的數(shù)值,因此只要改變橡皮筋的條數(shù),即可改變做功的數(shù)值。 (4)根據(jù)功能關(guān)系可知,作出W與v2的關(guān)系圖象,圖象為過(guò)原點(diǎn)的一條直線(xiàn),說(shuō)明功與v2成正比。 答案:(1)交流　(2)左　(3)條數(shù)　(4)v2 5.在“探究做功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,常用的兩種實(shí)驗(yàn)方案如圖所示:甲通過(guò)重物提供牽引力,小車(chē)在牽引力作用下運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車(chē)的速度,定量計(jì)算牽引力所做的功,進(jìn)而探究牽引力所做功與小車(chē)速度的關(guān)系;乙通過(guò)不同條數(shù)橡皮筋的作用下將小車(chē)彈出,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車(chē)的速度,進(jìn)而探究橡皮筋對(duì)小車(chē)所做功與其速度的關(guān)系。 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)35684081 (1)(多選)針對(duì)這兩種實(shí)驗(yàn)方案,以下說(shuō)法正確的是________。 A.甲可以只打一條紙帶研究,而乙必須打足夠多條紙帶才能研究 B.甲中需要平衡小車(chē)運(yùn)動(dòng)中受到的阻力,而乙中不需要平衡阻力 C.甲中小車(chē)質(zhì)量必須遠(yuǎn)大于所掛重物的質(zhì)量,而乙中小車(chē)質(zhì)量沒(méi)有特別的要求 D.乙方案中,換用2根同樣的橡皮筋在同一位置釋放,橡皮筋所做的功與一根橡皮筋拉至伸長(zhǎng)量為原來(lái)2倍橡皮筋所做的功是一樣的 (2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖所示,0、1、2…7為紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz。根據(jù)這條紙帶,可以判斷他在實(shí)驗(yàn)中采用的方案是________(選填“甲”或“乙”),實(shí)驗(yàn)中小車(chē)失去外力后的速度為_(kāi)_______m/s。 【解析】(1)甲實(shí)驗(yàn)中根據(jù)打下的一條紙帶,運(yùn)用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論可求得速度,并能根據(jù)紙帶測(cè)量出重物下落的距離,即可進(jìn)行探究;在乙實(shí)驗(yàn)中,要改變拉力做功時(shí),用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長(zhǎng)度,這樣橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功才有倍數(shù)關(guān)系,所以必須打足夠多條紙帶才能研究,故A正確。在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中,小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線(xiàn)或橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則都要用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力,使得拉力的功等于合外力對(duì)小車(chē)做的功,故B錯(cuò)誤。在甲實(shí)驗(yàn)中,要用重物的重力替代細(xì)線(xiàn)的拉力,必須滿(mǎn)足這個(gè)條件:小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于所掛重物的質(zhì)量;而在甲實(shí)驗(yàn)中,小車(chē)質(zhì)量沒(méi)有特別的要求,故C正確。由橡皮筋伸長(zhǎng)量越大,拉力越大,在乙實(shí)驗(yàn)中,換用2根同樣的橡皮筋在同一位置釋放,若橡皮筋伸長(zhǎng)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則橡皮筋做功增加,大于原來(lái)的2倍,故D錯(cuò)誤。故選A、C。(2)在甲實(shí)驗(yàn)中,小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),根據(jù)推論:Δx=aT2,在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)位移應(yīng)均勻增大;在乙實(shí)驗(yàn)中,小車(chē)先做變加速運(yùn)動(dòng),在失去外力后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。由紙帶上的數(shù)據(jù)看出,此小車(chē)最后做勻速運(yùn)動(dòng),故他在實(shí)驗(yàn)中采用的方案是乙。由數(shù)據(jù)看出,打點(diǎn)4后小車(chē)失去外力,則速度為:v=xt=3.50+3.49+3.5130.0210-2m/s=1.75 m/s。 答案:(1)A、C　(2)乙　1.75 6.某同學(xué)利用圖甲探究力對(duì)物體做的功與物體速度的關(guān)系,得到了表中的數(shù)據(jù):　世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)35684082 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋條數(shù) 1 3 4 5 7 小車(chē)速度v/(ms-1) 0.71 1.23 1.42 1.58 1.87 (注:每條橡皮筋拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度都一樣) (1)由表可得出定性結(jié)論: _____________。 (2)設(shè)一條橡皮筋拉長(zhǎng)到固定長(zhǎng)度所做功為W0,大致畫(huà)出橡皮筋所做的功W與小車(chē)速度v的圖象。(畫(huà)在圖乙中) (3)由圖大致可判斷出W與v的關(guān)系是_____________。 (4)填寫(xiě)表中的空白部分。 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋做功 W0 v2/(m2s-2) W與v的關(guān)系 【解析】每條橡皮筋拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度都一樣,一條橡皮筋拉長(zhǎng)到固定長(zhǎng)度所做的功為W0,則做功與拉長(zhǎng)橡皮筋條數(shù)成正比,第2、3、4、5次拉長(zhǎng)橡皮筋做功應(yīng)分別為3W0、4W0、5W0、7W0。 (1)定性結(jié)論:小車(chē)獲得的速度與橡皮筋做的功有關(guān),并且做功越大,小車(chē)獲得的速度越大。 (2)W與v關(guān)系的圖象為拋物線(xiàn),如圖所示。 (3)W∝v2。 (4)如表。 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋做功 W0 3W0 4W0 5W0 7W0 v2/(m2s-2) 0.50 1.51 2.02 2.50 3.50 W與v的關(guān)系 W∝v2 答案:見(jiàn)解析