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人教版 高一 第七章 机械能守恒定律 - 第6节 实验:探究功与速度变化的关系 提升练习
一、实验题
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1. 难度:简单

某同学做探究合力做功与物体速度变化量的关系的实验装置如图所示,小车在橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行.用1条橡皮筋时弹力对小车做的功记为W,当用2条、3……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3……实验时,每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致.实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.回答下列问题:

(1)本实验中,要调节小木块a的位置,目的是__________________________

(2)用完全相同的橡皮筋的目的是____________________________________,每次实验__________(填必须或不必)计算出橡皮筋对小车做功的具体数值.

(3)为了测量小车获得的速度,应选用纸带上所打的点间距__________(填相等或不相等)的一段.

 

二、单选题
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2. 难度:简单

在利用橡皮筋“探究功与速度变化的关系”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即可,实验方法是(  )

A.用同样的力对小车作用,让小车通过的距离为s2s3s……进行第一次,第二次,第三次……实验,力对小车做的功就是W2W3W……

B.让小车通过相同的距离,第一次力为F,第二次力为2F,第三次力为3F……,力对小车做的功就是W2W3W……

C.选用同样的橡皮筋,在实验中每次拉伸橡皮筋的长度保持一致,当用1条,2条,3……同样的橡皮筋进行第一次,第二次,第三次……实验时,橡皮筋对小车做的功就是W2W3W……

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

 

三、实验题
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3. 难度:中等

某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验如图所示,图中小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行,该过程中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在纸带上的点进行计算。

(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)。

 

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4. 难度:中等

某同学在做“探究功与速度变化的关系”实验时,得到的数据如表1

1

实验序号

1

2

3

4

5

橡皮筋条数

1

2

4

5

7

小车速度

0.71

1.23

1.42

1.58

1.87

 

(1)由表中数据可得出的定性结论是__________________________________

(2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为,大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度ν的关系图象______________

(3)由画出的图象大致可判断Wν的关系是________________________

(4)填写表2中的空白部分______________

2

实验序号

1

2

3

4

5

橡皮筋条数

 

 

 

 

小车速度

 

 

 

 

 

Wν的关系

 

 

 

 

 

 

 

 

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5. 难度:中等

用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。实验时,先适当垫高木板,然后由静止释放小车,小车在橡皮筋弹力的作用下弹出,沿木板运动,打点计时器记录了小车运动的特点。观察发现纸带前面部分点迹疏密不均匀,后面部分点迹均匀分布,回答下列问题:

(1)实验前适当垫高木板是为了_____________

(2)关于“探究功与速度变化的关系”实验,以下说法正确的是_________

A.控制各橡皮筋的伸长量不变,改变橡皮筋条数来改变拉力做功的数值

B.通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值

C.实验过程中木板垫高就行,没有必要反复调整

D.利用纸带测出小车加速过程中的平均速度即可

(3)实验结束后,为了更直观地研究功与速度变化的关系,利用所得的数据,画出的正确图象应该是图__________

 

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6. 难度:中等

“功和速度变化关系”的实验中,张同学用如图所示装置,尝试通过测得细绳拉力(近似等于悬挂物的重力)做的功和小车获得的速度的值进行探究,则:

(1)下列说法正确的是__________

A.该方案需要平衡摩擦力

B.该方案需要重物的质量远小于小车的质量

C.该方案操作时细绳应该与木板平行

D.该方案处理数据时应选择匀速时的速度

(2)某次获得的纸带如图所示,张同学根据点迹标上了计数点,已知电源频率为50Hz,请根据计数点在刻度尺上的读数求出C点的速度为_____(计算结果保留3位有效数字)。

 

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7. 难度:中等

在用自由落体法“探究功与速度变化的关系”实验中,

(1)为完成此实验,除了图甲中所给的器材,以下所列器材中还需要的是_________(填字母);

A.毫米刻度尺    B.秒表    C.天平    D.交流电源

(2)图乙是实验获得的纸带,纸带上的点都是连续打下的点。已知打点计时器所用交流电源周期为T,重力加速度为g。量得ABC各点到起始点O(打下的第一个点)的长度分别是。已知重物质量为m,从起始点OB点重物所受重力做功___________

(3)实验过程中,除重力做功外,还有_________做功。

 

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8. 难度:中等

利用如图1所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系.小车的质量为M=200.0g,钩码的质量为m=10.0g,打点计时器的电源为50Hz的交流电.

(1)挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观察到_____

(2)挂上钩码,按实验要求打出的一条纸带如图2所示.选择某一点为O,一次每隔4个计时点取一个计数点.用刻度尺量出相邻计数点间的距离x,记录在纸带上.计算打出各计数点时小车的速度v,其中打出计数点“1”时小车的速度v1=_____m/s.

(3)将钩码的重力视位小车受到的拉力,取g=9.80m/s2,利用W=mgx算出拉力对小车做的功W.利用Ek=Mv2算出小车动能,并求出动能的变化量Ek.计算结果见下表.

W/×103J

2.45

2.92

3.35

3.81

4.26

Ek/×103J

2.31

2.73

3.12

3.61

4.00

 

请根据表中的数据,在答题卡的方格纸上作出Ek﹣W图象.

(4)实验结果表明,Ek总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的.用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F=_____

 

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9. 难度:中等

某兴趣小组用如图所示的装置验证动能定理。

(1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用:

A.电磁打点计时器

B.电火花打点计时器

为使纸带在运动时受到的阻力较小,应选择________(选填“A”或“B”);

(2)保持长木板水平,将纸带固定在小车后端,纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中,为消除摩擦力的影响,在砝码盘中慢慢加入沙子,直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子,直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是_______(选填“甲”或“乙”);

(3)消除摩擦力的影响后,在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源,松开小车,小车运动。纸带被打出一系列点,其中的一段如图所示。若测得BC两点之间的距离为1.24cm,则纸带上A点的速度________

(4)测出小车的质量为M,再测出纸带上起点到A点的距离为L小车动能的变化量可用算出。砝码盘中砝码的质量为m,重力加速度为g。实验中,小车的质量应______(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量,小车所受合力做的功可用算出。多次测量,若W均基本相等则验证了动能定理。

 

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10. 难度:中等

如图所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

(1)打点计时器使用的电源是_________(选填选项前的字母);

A.直流电源        B.交流电源

(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确的操作方法是_________(选填选项前的字母);

A.把长木板右端垫高    B.改变小车的质量

在不挂重物且_________(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响;

A.计时器不打点        B.计时器打点

(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为О。在纸带上依次取ABC……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T测得ABC……各点到O点的距离为……,如图所示:

实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功___________,打B点时小车的速度___________

(4)为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图所示的图象。由此图象可得vW变化的表达式为________________

 

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