【物理】2020届一轮复习人教新课标实验探究功与物体速度变化的关系课时练（解析版)

【物理】2020届一轮复习人教新课标实验探究功与物体速度变化的关系课时练（解析版)

‎2020届一轮复习人教新课标 实验 探究功与物体速度变化的关系 课时练（解析版)‎ ‎1．在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，实验装置如图甲所示。让小车在一条橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，此时橡皮筋对小车做的功记为W。然后用完全相同的橡皮筋二条、三条……合并在一起分别进行第2次、第3次……实验，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，且每次实验中小车获得的速度可由打点计时器所打的纸带求出。打点计时器所用交流电频率为50Hz。‎ ‎（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、__________电源（填“交流”或“直流”）和____________（填测量工具）。‎ ‎（2）实验中小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面关于平衡小车摩擦阻力的操作正确的是______（填字母序号）。‎ A．小车不拖纸带，能够加速下滑即可；‎ B．小车不拖纸带，能够匀速下滑即可；‎ C．打开打点计时器，小车拖着纸带，能够加速下滑即可；‎ D．打开打点计时器，小车拖着纸带，能够匀速下滑即可。‎ ‎（3）实验中不可缺少的操作是___________（填字母序号）。‎ A．测出小车的质量； B．测出橡皮筋的伸长量；‎ C．用量角器测出长木板的倾角； D．改变橡皮筋条数后将小车从同一位置释放。‎ ‎(4）下列关于此实验操作的说法中，正确的是________（填字母序号）。‎ A．实验时要尽量保持木板水平；‎ B．打点计时器的电源要等到小车开始做匀速运动时才能打开；‎ C．求小车速度时，应取纸带上点迹均匀的部分；‎ D．用多条橡皮筋时应适当减小橡皮筋的形变量，以免小车速度过大。‎ ‎(5）分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第一次、第二次、第三次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度应该保持一致，我们把第一次实验时橡皮筋对小车做的功记为W。由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图所示是其中四次实验打出的纸带。‎ 试根据图中的信息，填写下表：____________、___________（保留三位有效数字）‎ 次 数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 橡皮筋对小车的做功 W ‎2W ‎3W ‎4W 小车速度v（m/s）‎ ‎1.00‎ ‎1.42‎ ‎2.00‎ 速度的平方v2（m2/s2）‎ ‎1.00‎ ‎2.00‎ ‎4.00‎ 从表中数据可以得到的结论：小车合外力做的功与小车的_________________成正比。‎ ‎2．某同学用如图1所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系．图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦．实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．‎ ‎①该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为O点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到O之间的距离，并计算出它们与O点之间的速度平方差△V2（△V2="V"2﹣V02），填入表：‎ 点迹 ‎ s/cm ‎ ‎△v2/m2s2 ‎ O ‎ ‎/ ‎ ‎/ ‎ ‎1 ‎ ‎1．60 ‎ ‎0．04 ‎ ‎2 ‎ ‎3．60 ‎ ‎0．09 ‎ ‎3 ‎ ‎6．00 ‎ ‎0．15 ‎ ‎4 ‎ ‎7．00 ‎ ‎0．18 ‎ ‎5 ‎ ‎9．20 ‎ ‎0．23 ‎ 若测出小车质量为0．2kg，结合如图2的图象可求得小车所受合外力的大小为___N ‎②本实验中是否必须满足小桶（含内部沙子）的质量远小于小车的质量________（填是或否）‎ ‎③若该同学通过计算发现小车所受合力小于弹簧测力计读数，明显超出实验误差的正常范围．你认为主要原因是________．‎ ‎3．某同学用如图甲所示装置做“探究合力的功与动能改变量的关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行验证。方法如下：将光电门固定在水平轨道上的B点，用重物通过细线拉小车，保持小车（带遮光条）和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验，每次实验时要求小车都由静止释放。‎ ‎（1）用游标尺测出遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d= cm。‎ ‎（2）如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t，小车到光电门的距离为s，通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是 时才能符合实验要求。‎ A．B．C．D．‎ ‎（3）下列实验操作中必要的是 。‎ A．调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动 B．必须满足重物的质量远小于小车的质量 C．必须保证小车由静止状态开始释放 ‎4．某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。打点计时器的工作频率为50 Hz。‎ ‎（1）实验中木板略微倾斜，这样做_________；‎ A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑 B．是为了增大小车下滑的加速度 C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动 ‎（2）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条……合并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放。把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1；第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1……橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。根据第四次实验中打出的纸带（如图所示），可求得小车最终获得的速度为_______m/s。（保留三位有效数字）‎ ‎（3）若根据多次测量数据画出的W-v图象如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系符合实际的是图_______。‎ ‎5．（1）实验小组用如图所示的装置“探究功与物体速度变化的关系”，某同学分别取1条、2条、3条…同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次…实验，每次每根橡皮筋拉伸的长度都保持一致，则每次橡皮筋对小车做的功记作W0、2W0、3W0…，下列说法正确的是_____________‎ A．为减小实验误差，长木板应水平放置 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．小车在橡皮筋拉力作用下做匀加速直线运动，当橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动 D．应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度 ‎（2）某同学把每次橡皮筋对小车做的功记作W0、2W0、3W0……，对每次打出的纸带进行处理，获得v，v2的数值记录在表格中。‎ W ‎ ‎0 ‎ W0 ‎ ‎2W0 ‎ ‎3W0 ‎ ‎4W0 ‎ ‎5W0 ‎ ‎6W0 ‎ v/(m·s－1) ‎ ‎0 ‎ ‎1.0 ‎ ‎1.4 ‎ ‎1.7 ‎ ‎2.0 ‎ ‎2.2 ‎ ‎2.4 ‎ v2/（m2·s－2） ‎ ‎0 ‎ ‎1 ‎ ‎1.9 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 请你根据表中的数据作出W－v、W－v2图线。‎ 由图线探究功与物体速度变化的关系是 。‎ ‎6．某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”．人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，由于受到阻力作用，自行车的速度会逐渐减小至零，如图所示．在此过程中，阻力做功使自行车的速度发生变化．设自行车无动力后受到的阻力恒定．‎ ‎（1）在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车，需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离s，为了计算自行车的初速度v，还需要测量_______（填写物理量的名称及符号）．‎ ‎（2）设自行车受到的阻力恒为f,计算出阻力做的功W及自行车的初速度v．改变人停止蹬车时自行车的速度，重复实验，可以得到多组测量值,以阻力对自行车做功的大小为纵坐标，自行车初速度为横坐标，作出W－v曲线．分析这条曲线，就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系．在实验中作出W－v图象如图所示，其中符合实际情况的是______________．‎ ‎7．某同学利用图甲所示装置来研究加速度与力的关系。他将光电门1和2分别固定在长木板的A，B两处，换用不同的重物通过细线拉同一小车（小车质量约为200克），每次小车都从同一位置由静止释放。‎ ‎（1）长木板右端垫一物块，其作用是用来________________；‎ ‎（2）用游标卡尺测得遮光条的宽度为 ______ cm；‎ ‎（3）对于所挂重物的质量，以下取值有利于减小实验误差的是________（填选项）‎ A.1克 B.5克 C.10克 D.40克 ‎（4）现用该装置来探究功与速度变化的关系，关闭光电门2，测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门1的时间∆t，通过描点作出线性图象，应作出_____图象（填选项）‎ A．∆t－m B．∆t2－m C． D．‎ ‎ 参考答案 ‎1．交流刻度尺DDC1.733.00速度的平方 ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）除了图中已有的实验器材外，还需要交流电源和刻度尺。 （2）使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，平衡摩擦力正确的做法是：把木板一端垫高，使木板适当倾斜，轻推一下拖着纸带的小车后，小车能够匀速下滑即可，所以选D。‎ ‎（3）本实验是为了探究做功与物体速度变化的关系，只要保证小车的质量不变即可，不需要测量小车的质量，故A 错误；实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功就有倍数关系．而不需要测量出每根橡皮筋做功的数值，即不需要测量橡皮筋的伸长量。每次只要保证从同一位置由静止释放这样开始时橡皮筋的形变量相同，过程中每根橡皮筋做的功就相同，故B错误、D正确；平衡摩擦力时，把木板的一段垫高，使得小车做匀速运动即可，不需要用量角器测出长木板的倾角，故C错误。所以D正确，ABC错误。 （4）该实验需要平衡摩擦力，故木板应该倾斜，故A错误；应该先接通电源，再释放小车，故B错误；求小车速度时，应取纸带上点迹均匀的部分，故C正确；为保证每个橡皮筋做功一样，要求每次实验中，像皮筋伸长的长度必须保持一致，故D错误。所以C正确，ABD错误。 （5）根据运动学公式得速度为：，速度的平方v2=3.00m2/s2，从表格中的数据可知，橡皮筋对小车做功增倍，则速度的平方也增倍，知橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比。‎ ‎2．①．0．25 ②．否③．未平衡摩擦力 ‎【解析】‎ 试题分析：①．根据作出△v2-s图象；由动能定理：W=Fx=mv2-mv02=m（v2-v02）‎ 化简可得则可知图象的斜率等于，由图可知，图象的斜率为2．5；则合外力F=0．25N；②．本实验中由于弹簧测力计可以读出对小车的拉力大小，故没必要必须满足小桶（含内部沙子）的质量远小于小车的质量。‎ ‎③．实验中是将物体的重力充当了小车的拉力，由于小车受到桌面的摩擦力，故会使合力小于物体的重力，造成较大的误差，故应未平衡摩擦力（或小车受到的摩擦阻力的影响）．‎ 考点：探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系 ‎【名师点睛】对于实验的考查应要注意实验的原理，通过原理体会实验中的数据处理方法及仪器的选择；有条件的最好亲手做一下实验。‎ ‎3．（1）1．050；（2）D （3）C ‎【解析】‎ 试题分析：（1）游标卡尺的主尺读数为10mm，游标读数为：0．05×10mm=0．50mm，‎ 所以最终读数为：10mm+0．5mm=10．5mm=1．050cm；‎ ‎（2）据题意可知，探究合力的功与动能改变关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行验证，所以需要先表示出小车的速度，小车的速度用平均速度代替，即；再据动能定理和通过描点作出线性图象来反映合外力的功与动能改变的关系，应用图象研究，故ABC错误，D正确．故选D．‎ ‎（3）由于该实验是通过成倍增加位移的方法来进行验证，只要的关系即可，所以不需平衡摩擦力、不需要满足重物的质量远小于小车的质量，但必须保证每次小车静止释放；故AB错误，C正确．故选C．‎ 考点：探究合力的功与动能改变量的关系。‎ ‎【名师点睛】常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项。‎ ‎4．CD 2.00 C ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）木板倾斜是为了消除摩擦力的影响，可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功，可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动。‎ ‎（2）小车的速度应从匀速运动部分取纸带，可得小车获得的速度为2.0m/s，‎ ‎（3）根据得选C.‎ ‎5．（1）BD；（2）图线如图；Wv2或做功与物体速度平方成正比。‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）为减小实验误差，应垫起木板的一端来平衡摩擦力，选项A错误；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，选项B正确；小车在橡皮筋拉力作用下做变加速直线运动，当橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动，选项C错误；应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度，此时小车的速度最大，选项D正确；故选BD.‎ ‎（2）图线如图；由图线探究功与物体速度变化的关系是：Wv2或做功与物体速度平方成正比。‎ 考点：探究功与物体速度变化的关系。‎ ‎6．人停止蹬车后自行车滑行的时间t C ‎ ‎【解析】‎ 由v2=2as，v=at，联立解得：v=2s/t，为了计算自行车的初速度，还需要测量人停止蹬车后自行车滑行的时间t。由动能定理：W=mv2，W一V图象符合实际情况的是C.‎ ‎7．平衡摩擦力 0.52 BC D ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）为了消除小车所受摩擦力对实验的影响，在该实验中需要将长木板的一端垫起适当的高度，所以长木板右端垫一物块，其作用是用来平衡摩擦力． （2）游标卡尺主尺读数为：5mm，游标尺：对齐的是2，所以读数为：2×0.1=0.2mm， 所以d=5+0.2=5.2mm=0.52cm （3）重物与小车一起加速运动，因此重物对小车的拉力小于重物的重力，当重物的质量远远小于小车质量时才可以认为绳对小车的拉力大小等于重物的重力，而，A答案重物的重力太小，产生的加速度不明显，不利于减小实验误差，因此BC比较符合要求．故选BC； （4）由题意可知，小车经过光电门时的速度等于遮光条的宽度除以时间，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v2=2as，即：，根据牛顿第二定律有：，所以有： ，即，由此可知若画出m− 图象，图象为过原点的直线，会更直观形象，故ABC错误，D正确．故选D．‎