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2019-2020年高中物理 機(jī)械能守恒定律 第六節(jié) 探究功與速度變化的規(guī)律課時作業(yè) 新人教版必修1 一、選擇題 1．在探究力對物體做功與速度變化的關(guān)系的實驗中，每次橡皮筋的拉伸長度都保持不變，這樣每次橡皮筋(　　) A．做的功一樣 B．每條橡皮筋產(chǎn)生的彈性勢能相同 C．產(chǎn)生的動能相同 D．產(chǎn)生的重力勢能相同 [解析]　本實驗通過改變橡皮筋的條數(shù)來實現(xiàn)各次實驗中彈力做的功成倍地改變，所以必須保證每次橡皮筋的拉伸長度不變，使每條橡皮筋產(chǎn)生的彈性勢能相同，以使每條橡皮筋做的功一樣，橡皮筋的總功成倍地變化，故B正確． [答案]　B 2．在用圖示裝置做“橡皮條做功和物體速度的變化關(guān)系”的實驗時，下列說法正確的是(　　) A．通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值 B．通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值 C．通過打點(diǎn)計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度 D．通過打點(diǎn)計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度 [解析]　用橡皮筋的條數(shù)表示做功的倍數(shù)和物體最大速度的關(guān)系． [答案]　AC 3．下圖所示為該實驗中與小車相連，穿過打點(diǎn)計時器的一條紙帶，紙帶上的點(diǎn)距并不都是均勻的．下列說法正確的是(　　) ①紙帶的左端是與小車相連的 ②紙帶的右端是與小車相連的 ③利用E、F、G、H、I、J這些點(diǎn)之間的距離來確定小車的速度 ④利用A、B、C、D、E這些點(diǎn)之間的距離來確定小車的速度 A．①③　　　B．②④　　　C．①④　　　D．②③ [解析]　因小車先做加速運(yùn)動，再做勻速運(yùn)動，故小車與紙帶右端相連，②正確；小車最終的速度為勻速運(yùn)動速度，④正確． [答案]　B 4．在實驗中，小車在運(yùn)動中會受到阻力作用，在小車沿木板滑行的過程中，除橡皮筋對其做功外，還有阻力對其做功，這樣便會給實驗帶來誤差，我們在實驗中想到的辦法是使木板略為傾斜，對于木板的傾斜程度，下面說法中正確的是(　　) ①木板只要稍微傾斜一下即可，沒有什么嚴(yán)格要求 ②木板的傾斜角度在理論上應(yīng)滿足下面條件：即重力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車受到的阻力 ③如果小車在傾斜的木板上能做勻速運(yùn)動，則木板的傾斜程度是符合要求的 ④其實木板不傾斜，問題也不大，因為實驗總是會存在誤差的 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ [解析]　由平衡條件知：Ff＝mgsinθ.②③正確． [答案]　B 5．關(guān)于功與物體速度變化的關(guān)系，你探究的結(jié)論是(　　) A．W∝v B．W∝v2 C．W∝v3 D．W∝ [解析]　由探究實驗得出的結(jié)論是，橡皮筋對小車所做的功與小車獲得的速度的平方成正比．故選B. [答案]　B 6．橡皮筋釋放后，關(guān)于小車的運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) A．一直做勻速直線運(yùn)動 B．先做勻加速直線運(yùn)動，再做勻速直線運(yùn)動 C．先做加速度減小的變加速直線運(yùn)動，再做勻速直線運(yùn)動 D．先做加速度增大的變加速直線運(yùn)動，再做勻速直線運(yùn)動 [解析]　橡皮筋對小車的拉力是變力且逐漸變小，所以小車先做加速度減小的變加速直線運(yùn)動，橡皮筋對小車做功完畢后，小車將做勻速直線運(yùn)動，故正確答案為C. [答案]　C 7．某同學(xué)想利用自由落體運(yùn)動研究“功與物體速度變化的關(guān)系”，實驗中下列四組物理量中需要直接或間接測量的量有(　　) A．重物的質(zhì)量 B．重力加速度 C．重物下落的高度 D．與重物下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時速度 [解析]　物體受力不變，可以利用下降高度關(guān)系代表功的關(guān)系，所以必須測量下落高度，再利用下落高度計算對應(yīng)各點(diǎn)瞬時速度，故C、D對，A、B錯． [答案]　CD 8．某同學(xué)利用本節(jié)探究功與速度變化關(guān)系的方法及結(jié)論驗證彈性勢能表達(dá)式的正確性，他將本節(jié)實驗中的橡皮筋換為一個彈簧，分別將彈簧壓縮1 cm、2 cm、3 cm、…，測出小車對應(yīng)的速度v1、v2、v3、…，并用Excel軟件以不同的橫、縱坐標(biāo)畫出圖線，假如該同學(xué)一切操作均非常規(guī)范，用x表示彈簧的壓縮量，則下列情況下圖線可能為直線的是(　　) A．橫坐標(biāo)為x2，縱坐標(biāo)為v B．橫坐標(biāo)為x，縱坐標(biāo)為v2 C．橫坐標(biāo)為x2，縱坐標(biāo)為v2 D．橫坐標(biāo)為，縱坐標(biāo)為v [解析]　由彈性勢能表達(dá)式可以得出，彈簧被壓縮x后，具有的彈性勢能EP＝kx2，彈簧在恢復(fù)原狀過程中要對小車做功為W＝kx2.由本節(jié)得出的結(jié)論可知W∝v2，所以有W＝kx2∝v2，可知當(dāng)橫坐標(biāo)為x2，縱坐標(biāo)為v2時，圖象可能是直線，故正確答案為C. [答案]　C 二、非選擇題 9．在探究“做功與動能改變關(guān)系”的實驗中備有下列器材：A.打點(diǎn)計時器，B.天平，C.秒表，D.交流電源，E.電池，F(xiàn).紙帶，G.細(xì)線、砝碼、小車、砝碼盤，H.薄木塊．其中多余的器材是__________，缺少的器材是__________． [解析]　實驗中需用打點(diǎn)計時器測速度，所以應(yīng)用交流電源，E是多余的，C也是多余的．實驗中還需要用刻度尺測量長度，進(jìn)而求出速度． [答案]　C、E　毫米刻度尺 10．在探究功與速度變化的關(guān)系的實驗中，某實驗小組采用如下圖所示的裝置．實驗步驟如下： (1)把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點(diǎn)計時器； (2)改變木板的傾角，使重力的一個分力與小車及紙帶受到的摩擦力平衡； (3)用細(xì)線將木板上的小車通過一個定滑輪與懸吊的砂桶相連； (4)接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，測出x、x1、x2(如圖乙所示)，已知打點(diǎn)的周期為T. 判斷重力的一個分力是否已與小車及紙帶受到的摩擦力平衡的直接證據(jù)是________________________________；本實驗還需直接測量的物理量是______________________________(并用相應(yīng)的符號表示)；探究結(jié)果的表達(dá)式是______________________(用相應(yīng)的符號表示)． [答案]　紙帶上的點(diǎn)間隔均勻　小車的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量m　mgx＝M()2－M()2 11．質(zhì)量為1 kg的重錘自由下落，通過打點(diǎn)計時器在紙帶上記錄運(yùn)動過程，打點(diǎn)計時器所接電源為6 V、50 Hz的交流電源，所打紙帶如下圖所示，紙帶上O點(diǎn)為重錘自由下落時的起始打點(diǎn)，選取的計數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個點(diǎn)(圖中未畫出)，各計數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)的距離依次為31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，單位為mm，重力加速度為9.80 m/s2，則 (1)求出B、C、D、E、F各點(diǎn)的速度并填入下表. 計數(shù)點(diǎn) B C D E F 速度(m/s) (2)求出物體下落時從O點(diǎn)運(yùn)動到圖中各點(diǎn)的過程中重力所做的功. 計數(shù)點(diǎn) B C D E F 功(J) (3)適當(dāng)選擇坐標(biāo)軸表示所要求的物理量，如下圖中找出重力做的功與速度的相關(guān)量之間的關(guān)系．圖中縱坐標(biāo)表示__________，橫坐標(biāo)表示__________，由圖可知重力所做的功與__________成__________． [解析]　(1)各點(diǎn)的速度由公式v＝＝求出： vB＝＝ m/s＝1.18 m/s 同理可求出：vC＝1.57 m/s，vD＝1.96 m/s，vE＝2.35 m/s，vF＝2.74 m/s (2)重力做的功由W＝mgΔx求出： WB＝mgxOB＝19.8070.610－3 J＝0.692 J 同理可求出： WG＝1.23 J，WD＝1.92 J，WE＝2.76 J，WF＝3.76 J (3)如上圖所示，圖中縱坐標(biāo)表示重力做的功WG，橫坐標(biāo)表示速度的二次方v2，由圖線可見，重力做的功WG與速度的二次方v2成正比． [答案]　(1)1.18　1.57　1.96　2.35　2.74　(2)0.692　1.23　1.92　2.76　3.76　(3)WG　v2　v2　正比 12．某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系的實驗中，設(shè)計了如右圖甲所示的實驗，將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過電火花計時器．先用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計時器的地方，然后接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)．得到的紙帶如圖乙所示，O點(diǎn)為計時器打下的第1個點(diǎn)，該同學(xué)對數(shù)據(jù)進(jìn)行了如下處理：取OA＝AB＝BC，并根據(jù)紙帶算出了A、B、C三點(diǎn)的速度分別為vA＝0.12 m/s，vB＝0.17 m/s，vC＝0.21 m/s. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)你能否大致判斷W∝v2? [解析]　設(shè)由O到A的過程中，重力對重物所做的功為W，那么由O到B的過程中，重力對重物所做的功為2W，由O到C的過程中，重力對重物所做的功為3W. 由計算可知，v＝1.4410－2 m2/s2，v＝2.8910－2 m2/s2，v＝4.4110－2 m2/s2，故有≈2，≈3，即v≈2v，v≈3v；由以上數(shù)據(jù)可以判定W∝v2是正確的．也可以根據(jù)W—v2圖象來判斷(所作W—v2圖象如圖所示)． [答案]　見解析