最新高中物理-機(jī)械能守恒定律-第六節(jié)-探究功與速度變化的規(guī)律課時(shí)作業(yè)-新人教版必修1

PAGEPAGE4高中物理機(jī)械能守恒定律第六節(jié)探究功與速度變化的規(guī)律課時(shí)作業(yè)新人教版必修1一、選擇題1．在探究力對(duì)物體做功與速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，每次橡皮筋的拉伸長(zhǎng)度都保持不變，這樣每次橡皮筋()A．做的功一樣B．每條橡皮筋產(chǎn)生的彈性勢(shì)能相同C．產(chǎn)生的動(dòng)能相同D．產(chǎn)生的重力勢(shì)能相同[解析]本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各次實(shí)驗(yàn)中彈力做的功成倍地改變，所以必須保證每次橡皮筋的拉伸長(zhǎng)度不變，使每條橡皮筋產(chǎn)生的彈性勢(shì)能相同，以使每條橡皮筋做的功一樣，橡皮筋的總功成倍地變化，故B正確．[答案]B2．在用圖示裝置做“橡皮條做功和物體速度的變化關(guān)系〞的實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下說(shuō)法正確的是()A．通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B．通過(guò)改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值C．通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的最大速度D．通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的平均速度[解析]用橡皮筋的條數(shù)表示做功的倍數(shù)和物體最大速度的關(guān)系．[答案]AC3．以下圖所示為該實(shí)驗(yàn)中與小車相連，穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一條紙帶，紙帶上的點(diǎn)距并不都是均勻的．以下說(shuō)法正確的是()①紙帶的左端是與小車相連的②紙帶的右端是與小車相連的③利用E、F、G、H、I、J這些點(diǎn)之間的距離來(lái)確定小車的速度④利用A、B、C、D、E這些點(diǎn)之間的距離來(lái)確定小車的速度A．①③B．②④C．①④D．②③[解析]因小車先做加速運(yùn)動(dòng)，再做勻速運(yùn)動(dòng)，故小車與紙帶右端相連，②正確；小車最終的速度為勻速運(yùn)動(dòng)速度，④正確．[答案]B4．在實(shí)驗(yàn)中，小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用，在小車沿木板滑行的過(guò)程中，除橡皮筋對(duì)其做功外，還有阻力對(duì)其做功，這樣便會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中想到的方法是使木板略為傾斜，對(duì)于木板的傾斜程度，下面說(shuō)法中正確的是()①木板只要稍微傾斜一下即可，沒(méi)有什么嚴(yán)格要求②木板的傾斜角度在理論上應(yīng)滿足下面條件：即重力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車受到的阻力③如果小車在傾斜的木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)，那么木板的傾斜程度是符合要求的④其實(shí)木板不傾斜，問(wèn)題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是會(huì)存在誤差的A．①②B．②③C．③④D．①④[解析]由平衡條件知：Ff＝mgsinθ.②③正確．[答案]B5．關(guān)于功與物體速度變化的關(guān)系，你探究的結(jié)論是()A．W∝vB．W∝v2C．W∝v3D．W∝eq\r(v)[解析]由探究實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是，橡皮筋對(duì)小車所做的功與小車獲得的速度的平方成正比．應(yīng)選B.[答案]B6．橡皮筋釋放后，關(guān)于小車的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是()A．一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．先做加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，再做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．先做加速度增大的變加速直線運(yùn)動(dòng)，再做勻速直線運(yùn)動(dòng)[解析]橡皮筋對(duì)小車的拉力是變力且逐漸變小，所以小車先做加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，橡皮筋對(duì)小車做功完畢后，小車將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故正確答案為C.[答案]C7．某同學(xué)想利用自由落體運(yùn)動(dòng)研究“功與物體速度變化的關(guān)系〞，實(shí)驗(yàn)中以下四組物理量中需要直接或間接測(cè)量的量有()A．重物的質(zhì)量B．重力加速度C．重物下落的高度D．與重物下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度[解析]物體受力不變，可以利用下降高度關(guān)系代表功的關(guān)系，所以必須測(cè)量下落高度，再利用下落高度計(jì)算對(duì)應(yīng)各點(diǎn)瞬時(shí)速度，故C、D對(duì)，A、B錯(cuò)．[答案]CD8．某同學(xué)利用本節(jié)探究功與速度變化關(guān)系的方法及結(jié)論驗(yàn)證彈性勢(shì)能表達(dá)式的正確性，他將本節(jié)實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋換為一個(gè)彈簧，分別將彈簧壓縮1cm、2cm、3cm、…，測(cè)出小車對(duì)應(yīng)的速度v1、v2、v3、…，并用Excel軟件以不同的橫、縱坐標(biāo)畫出圖線，假設(shè)該同學(xué)一切操作均非常標(biāo)準(zhǔn)，用x表示彈簧的壓縮量，那么以下情況以下圖線可能為直線的是()A．橫坐標(biāo)為x2，縱坐標(biāo)為vB．橫坐標(biāo)為x，縱坐標(biāo)為v2C．橫坐標(biāo)為x2，縱坐標(biāo)為v2D．橫坐標(biāo)為eq\r(x)，縱坐標(biāo)為v[解析]由彈性勢(shì)能表達(dá)式可以得出，彈簧被壓縮x后，具有的彈性勢(shì)能EP＝eq\f(1,2)kx2，彈簧在恢復(fù)原狀過(guò)程中要對(duì)小車做功為W＝eq\f(1,2)kx2.由本節(jié)得出的結(jié)論可知W∝v2，所以有W＝eq\f(1,2)kx2∝v2，可知當(dāng)橫坐標(biāo)為x2，縱坐標(biāo)為v2時(shí)，圖象可能是直線，故正確答案為C.[答案]C二、非選擇題9．在探究“做功與動(dòng)能改變關(guān)系〞的實(shí)驗(yàn)中備有以下器材：A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，B.天平，C.秒表，D.交流電源，E.電池，F(xiàn).紙帶，G.細(xì)線、砝碼、小車、砝碼盤，H.薄木塊．其中多余的器材是__________，缺少的器材是__________．[解析]實(shí)驗(yàn)中需用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度，所以應(yīng)用交流電源，E是多余的，C也是多余的．實(shí)驗(yàn)中還需要用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，進(jìn)而求出速度．[答案]C、E毫米刻度尺10．在探究功與速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組采用如以下圖所示的裝置．實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；(2)改變木板的傾角，使重力的一個(gè)分力與小車及紙帶受到的摩擦力平衡；(3)用細(xì)線將木板上的小車通過(guò)一個(gè)定滑輪與懸吊的砂桶相連；(4)接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，測(cè)出x、x1、x2(如圖乙所示)，打點(diǎn)的周期為T.判斷重力的一個(gè)分力是否已與小車及紙帶受到的摩擦力平衡的直接證據(jù)是________________________________；本實(shí)驗(yàn)還需直接測(cè)量的物理量是______________________________(并用相應(yīng)的符號(hào)表示)；探究結(jié)果的表達(dá)式是______________________(用相應(yīng)的符號(hào)表示)．[答案]紙帶上的點(diǎn)間隔均勻小車的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量mmgx＝eq\f(1,2)M(eq\f(x2,2T))2－eq\f(1,2)M(eq\f(x1,2T))211．質(zhì)量為1kg的重錘自由下落，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)過(guò)程，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源為6V、50Hz的交流電源，所打紙帶如以下圖所示，紙帶上O點(diǎn)為重錘自由下落時(shí)的起始打點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個(gè)點(diǎn)(圖中未畫出)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)的距離依次為31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，單位為mm，重力加速度為9.80m/s2，那么(1)求出B、C、D、E、F各點(diǎn)的速度并填入下表.計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEF速度(m/s)(2)求出物體下落時(shí)從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到圖中各點(diǎn)的過(guò)程中重力所做的功.計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEF功(J)(3)適中選擇坐標(biāo)軸表示所要求的物理量，如以下圖中找出重力做的功與速度的相關(guān)量之間的關(guān)系．圖中縱坐標(biāo)表示__________，橫坐標(biāo)表示__________，由圖可知重力所做的功與__________成__________．[解析](1)各點(diǎn)的速度由公式v＝eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)求出：vB＝eq\f(xAC,Δt)＝eq\f(125.4－31.4×10－3,4×0.02)m/s＝1.18m/s同理可求出：vC＝1.57m/s，vD＝1.96m/s，vE＝2.35m/s，vF＝2.74m/s(2)重力做的功由W＝mgΔx求出：WB＝mgxOB＝1×9.80×70.6×10－3J＝0.692J同理可求出：WG＝1.23J，WD＝1.92J，WE＝2.76J，WF＝3.76J(3)如上圖所示，圖中縱坐標(biāo)表示重力做的功WG，橫坐標(biāo)表示速度的二次方v2，由圖線可見(jiàn)，重力做的功WG與速度的二次方v2成正比．[答案](1)1.181.571.962.352.74(2)0.6921.231.922.763.76(3)WGv2v2正比12．某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如右圖甲所示的實(shí)驗(yàn)，將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器．先用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方，然后接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)．得到的紙帶如圖乙所示，O點(diǎn)為計(jì)時(shí)器打下的第1個(gè)點(diǎn)，該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了如下處理：取OA＝AB＝BC，并根據(jù)紙帶算出了A、B、C三點(diǎn)的速度分別為vA＝0.12m/s，vB＝0.17m/s，vC＝0.21m/s.根據(jù)以上數(shù)據(jù)你能否大致判斷W∝v2?[解析]設(shè)由O到A的過(guò)程中，重力對(duì)重物所做的功為W，那么由O到B的過(guò)程中，重力對(duì)重物所做的功為2W，由O到C的過(guò)程中，重力對(duì)重物所做的功為3W.由計(jì)算可知，veq\o\al(2,A)＝1.44×10－2m2/s2，veq\o\al(2,B)＝2.89×10－2m2/s2，veq\o\al(2,C)＝4.41×1