学年高一物理下学期课堂达标检测17.docx

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学年高一物理下学期课堂达标检测17

课时作业17　实验：

探究功与速度变化的关系

时间：

45分钟

一、单项选择题

1．在探究力对物体做的功与物体速度的关系的实验中，有关小车质量的选择下列说法正确的是（　　）

A．小车质量应该尽量小一些

B．小车质量应该大一些

C．与小车质量无关

D．以上说法都不对

解析：

在探究力对物体做的功与物体速度的关系的实验中，选择小车是很关键的一步，如果选用小车质量太轻，首先会造成操作困难，由于速度过快，小车可能会弹出桌面被摔坏；其次，小车质量轻，速度就快，可能会造成当橡皮筋成倍拉长时速度变化不大，反映不出实质规律；再次当小车速度过快会造成打点计数时纸带上的点太少，难以处理，所以B正确．

答案：

B

2．一个物体放在光滑的水平地面上，现用水平力F拉着物体由静止开始运动，当经过位移l1时，速度达到v，随后又经过位移l2时，速度达到2v.那么，在l1和l2两段路程中F对物体做的功之比为（　　）

A．12B．21

C．13D．14

解析：

由匀变速直线运动的规律可知L1＝

，L2＝

得L1L2＝13，则W1W2＝13.

答案：

C

3．在本实验中，我们并不需要测出橡皮筋做的功到底是多少，只需测出以后各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．用同样的力对小车作用，让小车通过的距离为s、2s、3s…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F的作用下移动的距离s，便可求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W…

答案：

C

4．橡皮筋释放后，关于小车的运动，下列说法中正确的是（　　）

A．一直做匀速直线运动

B．先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动

C．先做加速度减小的变加速直线运动，再做匀速直线运动

D．先做加速度增大的变加速直线运动，再做匀速直线运动

解析：

橡皮筋对小车的作用力是逐渐减小的变力．

答案：

C

5．探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：

（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…；

（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、…；

（3）作出W－v草图；

（4）分析W－v图象．如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝

等关系．

以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是（　　）

A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、….所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、…

B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜

C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏．出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小

D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算

解析：

在探究动能定理的实验中选用相同的橡皮筋，并且使橡皮筋的形变相同，实现每根橡皮筋对小车做的功相同，选项A正确；在进行本实验之前，由于小车和木板之间存在阻力，所以需要先平衡摩擦力，方法就是使木板的一端略微抬高一点，选项B正确；某同学打出的纸带中间稀疏、两边密集，说明刚开始小车在橡皮筋的作用下加速，当速度达到最大后，又要减速，所以是平衡摩擦力不足造成的，选项C正确；由于橡皮筋松弛后，小车做匀速运动，此时的速度是小车的最大速度，也是做功后的最终速度，故求此速度应用匀速运动那一段的数据，而不应该使用从第一点到最后一点的数据来计算，选项D错误．故选D项．

答案：

D

二、多项选择题

6．实验中，为平衡小车运动中所受的阻力，要将木板略微倾斜，关于倾斜的角度，下列说法中正确的是（　　）

A．与小车和斜面间的动摩擦因数μ无关

B．与小车和斜面间的动摩擦因数μ有关

C．倾角θ应满足tanθ＝μ

D．角度无法判断

解析：

平衡时满足mgsinθ＝μmgcosθ.

答案：

BC

7．在探究功与物体速度变化的关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间较疏，出现这种情况的原因可能是（　　）

A．电源的频率不稳定

B．木板倾斜程度太大

C．没有使木板倾斜或倾角太小

D．小车受到的阻力较大

解析：

电源频率不稳定的可能性不大，出现这一现象的原因是小车在橡皮筋作用下加速运动，在橡皮筋恢复原长以后小车做减速运动，且受的阻力较大．

答案：

CD

8．某研究性学习小组觉得教材中实验测量过程较复杂，改进如下：

如图所示，将教材实验中的木板放在桌子的边缘，小车的前端放一小球，小车在橡皮筋作用下加速运动，到桌子边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平抛运动，测出皮筋条数为1、2、3、…n时的平抛距离x1、x2、x3、…xn，则（　　）

A．如果忽略一切摩擦，x∝n（n为皮筋条数）

B．如果忽略一切摩擦，x2∝n（n为皮筋条数）

C．该实验中小车受的摩擦力可以通过倾斜木板的方法平衡而不产生新的误差

D．该实验中倾斜木板会产生误差

解析：

由W∝v2，x∝v，W∝n得x2∝n，选项B正确．该实验应用了平抛原理，如果木板倾斜，则变为斜抛，将产生误差，选项D正确．

答案：

BD

三、非选择题

9．某同学在做实验“探究功与速度变化的关系”时，得到的数据如下表.

实验序号

1

2

3

4

5

橡皮筋条数

1

3

4

5

7

小车速度v/（m·s－1）

0.71

1.23

1.42

1.58

1.87

（1）由表中数据可得出定性结论：

____________.

（2）设一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0，大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度v的图象．

（3）由画出的图象大致可判断W与v的关系是________．

（4）填写下表中的空白部分.

实验序号

1

2

3

4

5

橡皮筋做功

W0

v2/（m2·s－2）

W与v的关系

　　解析：

每条橡皮筋拉长的长度都一样，一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0，则第2、3、4、5次拉长橡皮筋做的功应分别为3W0、4W0、5W0、7W0.

（1）定性结论：

小车获得的速度与橡皮筋做的功有关，并且做功越多，小车获得的速度越大．

（2）橡皮筋所做的功W与小车速度v的关系图象为抛物线，如图所示．

（3）可能是W∝v2.

（4）如下表所示．

实验序号

1

2

3

4

5

橡皮筋做功

W0

3W0

4W0

5W0

7W0

v2/（m2·s－2）

0.50

1.50

2.00

2.50

3.50

W与v的关系

W∝v2

答案：

见解析

10．如图所示，某同学在探究功与物体速度变化关系的实验中，设计了如图（a）所示的实验，将纸带与重物连接，让纸带穿过电火花计时器，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（b）所示，O点为计时器打下的第一个点．该同学对数据进行了下列处理：

取OA＝AB＝BC，并根据纸带计算出了A、B、C三点的速度分别为vA＝0.12m/s、vB＝0.17m/s、vC＝0.21m/s.根据以上数据能否判断重力所做的功W∝v2?

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：

v

＝1.44×10－2m2/s2，v

＝2.89×10－2m2/s2，v

＝4.41×10－2m2/s2.显然，

≈2，

≈3，即v

≈2v

，v

≈3v

，由以上数据可以判定W∝v2是正确的．也可以根据W－v2的图线来判断（如图所示）．

答案：

可以判定W∝v2是正确的．

11．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”，图中小车中可放置砝码．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50Hz.

（1）实验的部分步骤如下：

①在小车中放入砝码，将纸带穿过打点计时器连在小车后端，用细线连接小车和钩码；

②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，________；

③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．

（2）下图是钩码质量为0.03kg、砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五

个计数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表中的相应位置．

纸带的测量结果

测量点

x/cm

v/（m·s－1）

O

0.00

0.35

A

1.51

0.40

B

3.20

0.45

C

D

7.15

0.54

E

9.41

0.60

解析：

在探究功与速度变化关系的实验中，我们首先要验证功W与速度v变化的关系，但不是正比的关系，而v2的变化即（v2－v

）与功是成正比的．

（1）将小车停在打点计时器附近后，需先接通电源，再释放小车，让其拖动纸带，待打点计时器在纸带上打下一系列点后，关闭打点计时器的电源．

（2）在验证C点时，从纸带上可知xC＝6.10cm－1.00cm＝5.10cm，C点的速度就是BD的平均速度，vC＝

×10－2m/s≈0.49m/s.