人教版 (新课标)必修22.功同步测试题

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6.实验:探究功与速度变化的关系课时训练18　实验:探究功与速度变化的关系1.某同学想利用自由落体运动研究“功与物体速度的关系”,实验中下列四组物理量中需要直接或间接测量的量有(　　)。A.重锤的质量B.重力加速度C.重锤下落的高度D.与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度答案:CD解析:物体受力不变,可以利用下降的高度关系代表功的关系,所以必须测量下落高度,再利用下落高度计算对应各点瞬时速度,故C、D对,A、B错。2.对于橡皮筋做的功来说,直接测量是有困难的,我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决,只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍,使用的方法是(　　)。A.用同样的力对小车做功,让小车通过的距离依次为x、2x、3x、……进行第1次、第2次、第3次、……实验时,力对小车做的功就是W、2W、3W、……B.让小车通过相同的距离,第1次力为F、第2次力为2F、第3次力为3F……实验时,力对小车做的功就是W、2W、3W、……C.选用同样的橡皮筋,在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致,当用1条、2条、3条、……同样的橡皮筋并在一起进行第1次、第2次、第3次、……实验时,橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W、……D.利用弹簧测力计测量对小车的拉力F,利用直尺测量小车在力作用下移动的位移x,便可以求出每次实验中力对小车做的功,可控制为W、2W、3W、……答案:C解析:实际操作第一次用一根橡皮筋,以后各次分别用2根、3根、……且每次拉到同样的长度,即能得到W、2W、3W、……的功。3.如图所示为探究力对物体做功与物体速度的关系的装置图,在实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变,这样每次橡皮筋(　　)。A.做的功一样B.每条橡皮筋产生的弹性势能相同C.产生的动能相同D.产生的重力势能相同答案:B解析:实验中每次橡皮筋的条数不同,所以对小车做的功不同,小车产生的动能不同,但每条橡皮筋产生的弹性势能相同,所以B项正确。4.在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,根据所获得的数据,使用Excel作图,则下列图线可能正确的是(　　)。答案:AC解析:由本节实验结论可知W∝v2,由此可知,选项A对。以W为横坐标、以v为纵坐标,由于v∝,vW图线应为一开口向下的抛物线,选项B错。以W为纵坐标、以v为横坐标,Wv图线应为一开口向上的抛物线,选项C对。以W为纵坐标、以为横坐标,W图线应为一反比例函数图线,选项D错。5.某同学利用本节探究功与速度关系的方法及结论验证弹性势能表达式的正确性,他将本节实验中的橡皮筋换为一个弹簧,分别将弹簧压缩1 cm、2 cm、3 cm、…,测出小车对应的速度v1、v2、v3、…,并用Excel软件以不同的横、纵坐标画出图线。假如该同学一切操作均非常规范,用x表示弹簧的压缩量,则下列情况下图线可能为直线的是(　　)。A.横坐标为x2,纵坐标为vB.横坐标为x,纵坐标为v2C.横坐标为x,纵坐标为vD.横坐标为,纵坐标为v答案:C解析:由弹性势能表达式可以得出,弹簧被压缩x后恢复原长过程中对物体做功为W=kx2,由本节得出的结论可知W∝v2,所以有W=kx2∝v2,得x∝v,可知当横坐标为x、纵坐标为v时图线可能是直线。6.(2012·长春高一检测)某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验如图所示,图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的,沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致),每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打的纸带上的点计算出。(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、刻度尺和　　　(选填“交流”或“直流”)电源; (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,则下面操作正确的是(　　)。A.放开小车,能够自由下滑即可B.放开小车,能够匀速下滑即可C.放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可D.放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是(　　)。A.橡皮筋处于原长状态B.橡皮筋仍处于伸长状态C.小车在两个铁钉的连线处D.小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作情况下,打在纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的　　　部分进行测量(根据如图所示的纸带回答)。 答案:(1)交流　(2)D　(3)B　(4)GJ解析:(1)打点计时器使用的是交流电源;(2)平衡摩擦力时,应将纸带穿过打点计时器,放开拖着纸带的小车,小车能够匀速下滑即可,故D正确;(3)放开小车后,小车做加速运动,当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时,小车的速度最大,此时橡皮筋仍处于伸长状态,B正确;(4)从纸带上看,纸带的GJ段打点比较均匀,所以应选用纸带的GJ段进行测量。7.某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中,设计了如图甲所示的实验。将纸带固定在重物上,让纸带穿过电火花计时器或打点计时器。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,并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为vA=0.12 m/s,vB=0.17 m/s,vC=0.21 m/s。根据以上数据你能否大致判断W∝v2?　　　　甲　　 　　　　　　　乙答案:见解析解析:设由O到A的过程中,重力对重物所做的功为W,那么由O到B的过程中,重力对重物所做的功为2W,由O到C的过程中,重力对重物所做的功为3W。由计算可知=1.44×10-2 m2/s2,=2.89×10-2 m2/s2,=4.41×10-2 m2/s2,≈2,≈3,即≈2,≈3,由以上数据可以判定W∝v2是正确的,也可以根据Wv2的曲线来判断(如图)。8.质量为1 kg的重锤自由下落,通过打点计时器在纸带上记录运动过程,打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交流电源。如图甲所示,纸带上O点为重锤自由下落时纸带打点起点,选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出),各计数点与O点距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2,单位为mm,重力加速度取9.8 m/s2。则:甲(1)求出B、C、D、E、F各点速度并填入下表:(2)求出物体下落时,从O点到图中各点过程中重力所做的功:(3)选择适当坐标轴,在图乙中画出物体重力做的功与物体速度之间的关系。图中纵坐标表示　　　,横坐标表示　　　,由图可得重力所做的功与　　　成　　　关系。 乙答案:(1)(2)见解析(3)图见解析　重力做的功　物体速度的二次方　物体速度的二次方　正比解析:(1)各点速度由公式v=求出。vB= m/s≈1.18 m/s同理: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=mg=1×9.8×70.6×10-3 J≈0.69 J同理:WC≈1.23 J,WD≈1.92 J,WE≈2.76 J,WF≈3.76 J。(3)以重力做的功W为纵坐标、以v2为横坐标建立坐标系,作出Wv2图象,由图象看出W与v2成正比。计数点BCDEF速度(m·s-1)计数点BCDEF功(J)