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2019-2020年高中物理 7.6《實驗 探究功與速度變化的關系》課時作業(yè) 新人教版必修2 基礎達標 1．在“探究功與速度變化的關系”實驗中作出W－v圖象如圖所示，符合實際的是(　　) 【解析】　由于W－v2是一條直線，所以W－v圖象應是開口向上的拋物線，只有C對． 【答案】　C 2．關于探究功與物體速度變化的關系的實驗中，下列敘述正確的是(　　) A．每次實驗必須設法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值 B．每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致 C．放小車的長木板應該盡量使其水平 D．先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 【解析】　理解實驗原理與探究步驟是解題的基礎，回答該類問題，應該圍繞實驗探究原理與思路、數(shù)據(jù)處理與減少誤差等因素加以分析判斷． 本實驗沒有必要測出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要測出以后各次實驗時橡皮筋做的功是第一次實驗時的多少倍就足夠了，A錯．每次實驗橡皮筋拉伸的長度必須保持一致，只有這樣才能保證以后各次實驗時，橡皮筋做的功是第一次實驗時的整數(shù)倍，B錯．小車運動中會受到阻力，只有使木板傾斜到一定程度，才能減小誤差，C錯．實驗時，應該先接通電源，讓打點計時器開始工作，然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，D正確． 【答案】　D 3．在探究力對物體做的功與物體速度的關系的實驗中，有關小車質量的選擇下列說法正確的是(　　) A．小車質量應該盡量小一些 B．小車質量應該大一些 C．與小車質量無關 D．以上說法都不對 【解析】　此實驗中，如果小車質量較輕，操作更困難；再者質量小，小車獲得速度會大些，會造成紙帶上的點太少，不便于處理紙帶，所以B正確． 【答案】　B 4．探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系，實驗裝置如圖所示，實驗主要過程如下： (1)設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W…… (2)分析打點計時器打出的紙帶，求出小車的速度v1、v2、v3…… (3)作出W－v草圖； (4)分析W－v圖象．如果W－v圖象是一條直線，表明W∝v；如果不是直線，可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等關系． 以下關于實驗的說法中有一項不正確，它是________． A．本實驗設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W……所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致．當用1條橡皮筋進行實驗時，橡皮筋對小車做的功為W，用2條、3條……橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時，橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W…… B．小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒?，可以使木板適當傾斜 C．某同學在一次實驗中，得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點，兩端密、中間疏．出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小 D．根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算 【解析】　求解速度的方法是選取紙帶上點距均勻處來進行計算以求得小車獲得的速度．因此選項D錯誤，其他選項都對． 【答案】　D 5．某同學在研究“對不同物體做相同功情況下，物體質量與速度的關系”時，提出了以下四種猜想： A．m∝v B．m∝ C．m∝v2 D．m∝ 為驗證猜想的正確性，該同學用如圖所示的裝置進行實驗：將長木板平放在水平桌面上，木塊固定在長木板一端，打點計時器固定在木塊上，木塊右側固定一輕彈簧．用連接紙帶的小車壓縮彈簧至長木板的虛線處由靜止釋放，打點計時器在紙帶上打下一系列點，選取點跡均勻的一部分紙帶，計算出小車勻速運動的速度v1，測出小車的質量m1；然后在小車上加砝碼，再次壓縮彈簧至木板虛線處由靜止釋放小車，計算出小車和砝碼勻速運動的速度v2，測出小車和砝碼的總質量m2；再在小車上加砝碼，重復以上操作，分別測出v3、m3…… (1)每次實驗中，都將小車壓縮彈簧至長木板的虛線處由靜止釋放，目的是________________________；若要消除每次實驗中小車和紙帶受到的阻力對小車運動的影響，應進行的實驗操作是________________________________________． (2)某次實驗采集的五組數(shù)據(jù)如下表： m/kg 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 v/(ms－1) 1.000 0.707 0.577 0.500 0.447 由表格數(shù)據(jù)直觀判斷，明顯不正確的兩個猜想是A、B、C、D中的________；若對某個猜想進行數(shù)據(jù)處理并作圖，畫出了如圖所示的圖象，則圖中的橫坐標應是________． 【解析】　(1)每次將小車壓縮彈簧至長木板的虛線處，彈簧具有相同的彈性勢能，這樣每次對小車做的功相同，小車獲得的動能相同；要消除阻力對小車運動的影響，應先平衡摩擦力，可墊高木板固定打點計時器的一端，靜止釋放小車時，小車連同紙帶一起在木板上勻速運動． (2)由表中數(shù)據(jù)可知，明顯不正確的兩個猜想是A和C；由表中數(shù)據(jù)及圖象可知小車的質量m跟成正比，故橫坐標為. 【答案】　(1)使小車獲得相同的動能(彈簧對小車做功相同)　墊高木板固定打點計時器的一端，靜止釋放小車時，小車連同紙帶一起在木板上勻速運動(平衡摩擦力) (2)AC　 能力提升 1. 某研究性學習小組覺得教材中實驗測量過程較復雜，改進如下：如圖所示，將教材實驗中的木板放在桌子的邊緣，小車的前端放一小球，小車在橡皮筋作用下加速運動，到桌子邊緣后小車在擋板作用下停止運動，小球做平拋運動，測出橡皮筋條數(shù)為1、2、3、……、n時的平拋距離x1、x2、x3、……、xn，則(　　) A．如果忽略一切摩擦，x∝n(n為橡皮筋條數(shù)) B．如果忽略一切摩擦，x2∝n(n為橡皮筋條數(shù)) C．該實驗中小車受的摩擦力可以通過傾斜木板的方法平衡而不產生新的誤差 D．該實驗中傾斜木板會產生誤差 【解析】　由W∝v2，x∝v，W∝n得x2∝n，選項B正確．該實驗應用了平拋原理，如果木板傾斜，則變?yōu)樾睊?，將產生誤差．選項D正確． 【答案】　BD 2．某學習小組做“探究恒力做功與物體速度變化的關系”的實驗如圖，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致．每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器打出的紙帶測出． (1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、刻度尺和________電源(填“交流”或“直流”)； (2)實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是(　　) A．放開小車，能夠自由下滑即可 B．放開小車，能夠勻速下滑即可 C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可 (3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是(　　) A．橡皮筋處于原長狀態(tài) B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處 D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線 (4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的______部分進行測量(根據(jù)下面所示的紙帶回答)． 【解析】　(1)打點計時器使用的是交流電源；(2)平衡摩擦力時，應將紙帶穿過打點計時器，故選項D正確；(3)放開小車后，小車做加速運動，當橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時，小車的速度最大，此時橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，選項B正確；(4)從紙帶上看，紙帶的GK段打點比較均勻，所以應選用紙帶的GK段進行測量． 【答案】　(1)交流　(2)D　(3)B　(4)GK 3．某興趣小組在做“探究做功和物體速度變化關系”的實驗前，提出了以下幾種猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝.他們的實驗裝置如圖甲所示，PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個速度傳感器(用來測量物體每次通過Q點的速度)．在剛開始實驗時，有位同學提出，不需要測出物體質量，只要測出物體初始位置到速度傳感器的距離和讀出速度傳感器的讀數(shù)就行了，大家經(jīng)過討論采納了該同學的建議． (1)請你簡要說明為什么不需要測出物體的質量． (2)讓小球分別從不同高度無初速釋放，測出物體初始位置到速度傳感器的距離s1、s2、s3、s4……讀出小球每次通過Q點的速度v1、v2、v3、v4……并繪制了如圖乙所示的s－v圖象．若為了更直觀地看出s和v的變化關系，他們下一步應怎么做？ (3)在此實驗中，木板與物體間摩擦力的大小會不會影響探究出的結果，為什么？ 【答案】　(1)因為對物體做的功W與物體初始位置到測速器的距離s成正比 (2)下一步應該繪制s－v2圖象 (3)不會，摩擦力和重力的合力對物體做功也與距離s成正比 4．如果提供給你天平、氣墊導軌、數(shù)字計時器及計算機輔助設備，請設計探究功與質量、速度間定量關系的實驗方法． 【解析】　如題圖所示，滑塊在氣墊導軌上受重力和支持力兩個力的作用，當滑塊沿導軌滑行時，滑塊重力沿傾斜導軌方向的分力對滑塊做功．這一分力為F1＝ 在滑塊經(jīng)過兩光電門的過程中，這一分力所做的功為 W＝F1s＝ 式中m為滑塊(連同遮光條)的質量，可用天平測出，h為墊塊的高度， l為墊塊與導軌接觸點到導軌底端的距離，s為兩光電門間的距離，均可用刻度尺測出． 以v1、v2分別表示滑塊經(jīng)過光電門G1、G2時的速度，根據(jù)固定在滑塊上的兩條遮光條的間距和由數(shù)字計時器顯示的滑塊經(jīng)過光電門G1、G2的時間，即可算出v1、v2. 由m、v1、v2組成的式子可能為 m(v2－v1)、m(v2－v1)2、m(v－v)、m(v2－v1)3、m(v－v)…… 將實驗數(shù)據(jù)分別代入以上各式，運用計算機輔助設備進行數(shù)據(jù)處理，即可發(fā)現(xiàn)功與質量、速度間的定量關系． 【答案】　見解析