2024年高考物理實(shí)驗(yàn)探究功與速度變化的關(guān)系針對(duì)訓(xùn)練含解析

《試驗(yàn)：探究功與速度變更的關(guān)系》針對(duì)訓(xùn)練1．某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在試驗(yàn)桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量探究繩拉力做功與小車動(dòng)能變更的關(guān)系。此外還打算了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的試驗(yàn)裝置如圖所示。（1）若要完成該試驗(yàn)，必需的試驗(yàn)器材還有哪些___________。（2）試驗(yàn)起先時(shí)，他先調(diào)整木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行．他這樣做的目的是下列的哪個(gè)________（填字母代號(hào)）。A．避開小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng)B．可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力（3）平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí)，發(fā)覺小車運(yùn)動(dòng)過快，致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)太少，難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請(qǐng)你利用本試驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決方法：______________________。（4）他將鉤碼重力做的功當(dāng)成細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次試驗(yàn)發(fā)覺拉力做功總是要比小車動(dòng)能增量大一些，這一狀況可能是下列哪些緣由造成的________（填字母代號(hào)）。A．在接通電源的同時(shí)釋放了小車B．小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D．鉤碼做勻加速運(yùn)動(dòng)，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力【答案】（1）帶有砝碼的天平（2）D（3）在小車上加適量的砝碼（4）CD【解析】（1）試驗(yàn)須要測(cè)量小車的位移，所以須要刻度尺；另外須要表示小車動(dòng)能的變更，所以須要測(cè)量小車的質(zhì)量，因此須要帶有砝碼的天平。（2）試驗(yàn)中調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)繩與木板平行，可在平衡摩擦力后使細(xì)繩的拉力等于小車所受的合力，假如不平行，細(xì)繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，變更了摩擦力就不能使細(xì)繩拉力等于小車所受的合力，D項(xiàng)正確。（3）紙帶上點(diǎn)數(shù)過少，說明小車的加速度較大，應(yīng)適當(dāng)減小加速度，因此須要在小車上加適量的砝碼來達(dá)到增大質(zhì)量、減小加速度的目的。（4）拉力做功大于小車動(dòng)能的增量，緣由可能是由于小車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力沒有被完全平衡；另一個(gè)緣由是鉤碼的重力做功，沒有完全轉(zhuǎn)化為小車的動(dòng)能，鉤碼自身的動(dòng)能也在增大，C、D項(xiàng)正確。2．某試驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺，測(cè)量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度。試驗(yàn)步驟：①用彈簧秤測(cè)量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示。在A端向右拉動(dòng)木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；③變更滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②；試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：G/N1.502.002.503.504.00F/N0.590.830.991.371.61④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測(cè)量重物P離地面的高度h；⑤滑塊由靜止釋放后起先運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的D點(diǎn)（未與滑輪碰撞），測(cè)量C、D間的距離s。完成下列作圖和填空：（1）依據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F－G圖線。（2）由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________（保留兩位有效數(shù)字）。（3）滑塊最大速度的大小v＝________（用h、s、μ和重力加速度g表示）?！敬鸢浮浚?）見解析（2）0.40（0.38～0.42均正確）（3）【解析】（1）依據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)作出圖象如圖所示。（2）依據(jù)F＝μG可知，圖象的斜率表示滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，由圖可知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)為0.40（0.38～0.42均正確）。（3）依據(jù)滑塊在木板上滑動(dòng)的總距離為s，由于重物P離地面的高度為h，所以加速過程的距離也為h，在此后的過程中滑塊在滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，直到靜止。依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2－veq\o\al(2,0)＝2ax可得，v2－0＝2μg（s－h(huán)），解得v＝。3．如圖甲所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)試驗(yàn)思想、原理及操作，進(jìn)行“探究合外力做功和動(dòng)能變更的關(guān)系”的試驗(yàn)：（1）為達(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩和托盤，通過調(diào)整墊片的位置，變更長木板傾斜程度，依據(jù)打出的紙帶推斷小車是否做________運(yùn)動(dòng)。（2）連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過試驗(yàn)得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G。試驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2N，小車的質(zhì)量為0.2kg。請(qǐng)計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動(dòng)能的變更ΔEk，補(bǔ)填表中空格（結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位）。O—BO—CO—DO—EO—FW/J0.04320.05720.07340.0915ΔEk/J0.04300.05700.07340.0907分析上述數(shù)據(jù)可知：在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W＝ΔEk，與理論推導(dǎo)結(jié)果一樣。（3）試驗(yàn)前已測(cè)得托盤的質(zhì)量為7.7×10－3kg，試驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為________kg（g取9.8m/s2，結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位）。【答案】（1）勻速直線運(yùn)動(dòng)（2）0.1115J0.1105J（3）0.015kg【解析】（1）為保證拉力等于小車受到的合力，需平衡摩擦力，即將長木板左端適當(dāng)墊高，輕推小車，使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）拉力做的功為W＝FxOF＝0.2N×0.5575m＝0.1115J，F(xiàn)點(diǎn)的瞬時(shí)速度為vF＝＝eq\f(0.6677m－0.4575m,2×0.1s)＝1.051m/s，故F點(diǎn)的動(dòng)能為EkF＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F)＝eq\f(1,2)×0.2×1.0512J＝0.1105J。（3）托盤和砝碼整體受重力和拉力，從O到F過程運(yùn)用動(dòng)能定理有（m＋m0）gxOF＝eq\f(1,2)（M＋m＋m0）veq\o\al(2,F)，代入數(shù)據(jù)解得m＝0.015kg。4．（多選）用如圖所示的裝置做“探究動(dòng)能定理”的試驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的是A．為了平衡摩擦力，試驗(yàn)中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高，使小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶自由下滑時(shí)能保持勻速運(yùn)動(dòng)B．每次試驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣C．可以通過變更橡皮筋的條數(shù)來變更拉力做功的數(shù)值D．通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加速過程中獲得的平均速度【答案】ABC【解析】當(dāng)小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿長木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在試驗(yàn)中可消退摩擦力的影響，A正確；由試驗(yàn)原理可知，每次試驗(yàn)橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣，B正確，試驗(yàn)是通過變更橡皮筋的條數(shù)來變更拉力做功的，C正確；橡皮筋拉力做的總功等于小車動(dòng)能的增加，此動(dòng)能應(yīng)為小車獲得的最大動(dòng)能，所以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶測(cè)定的是小車的最大速度，D錯(cuò)誤。5．在做“探究功與物體速度變更的關(guān)系”的試驗(yàn)時(shí)，小車的質(zhì)量為m，運(yùn)用橡皮筋6根，每次增加一根，試驗(yàn)中W、v、v2的數(shù)據(jù)已填在下面表格中。Wv/m·s－1v2/m2·s－200010.800.6421.101.2131.281.6441.532.3451.763.1061.893.57（1）試在圖中作出相應(yīng)關(guān)系圖象。（2）從圖象可以得出的試驗(yàn)結(jié)論是_________________________。【答案】（1）見解析（2）W∝v2【解析】（1）將表中的數(shù)據(jù)分別描在圖甲、乙所示的兩個(gè)坐標(biāo)系中，然后在圖甲中用平滑曲線連接，在圖乙中用斜直線連接，并且使盡可能多的點(diǎn)分布在曲線上或?qū)ΨQ分布在直線兩側(cè)，如圖甲和乙所示。（2）從乙圖看出W∝v2。6．某同學(xué)在探究功與物體速度變更的關(guān)系試驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖所示的試驗(yàn)。將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過電火花計(jì)時(shí)器或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。先用手提著紙帶，使重物靠近計(jì)時(shí)器靜止。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)行了下列處理；取OA＝AB＝BC，并依據(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。依據(jù)以上數(shù)據(jù)你能否大致推斷W∝v2?【答案】能【解析】設(shè)由O到A的過程中，重力對(duì)重物所做的功為W，那么由O到B過程中，重力對(duì)重物所做的功為2W。由O到C過程中，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)＝4.41×10－2m2/s2，eq\f(v\o\al(2,B),v\o\al(2,A))≈2，eq\f(v\o\al(2,C),v\o\al(2,A))≈3，即veq\o\al(2,B)≈2veq\o\al(2,A)，veq\o\al(2,C)≈3veq\o\al(2,A)由以上數(shù)據(jù)可以判定W∝v2是正確的，也可以依據(jù)W－v2的圖線來推斷（如圖所示）。7．某愛好小組打算探究“合外力做功和物體速度變更的關(guān)系”，試驗(yàn)前組員們提出了以下幾種猜想：①W∝v；②W∝v2；③W∝eq\r(v)。為了驗(yàn)證猜想，他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的試驗(yàn)裝置。PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個(gè)速度傳感器（用來測(cè)量物體每次通過Q點(diǎn)的速度）。在剛起先試驗(yàn)時(shí)，小剛同學(xué)提出“不須要測(cè)出物體質(zhì)量，只要測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離L和讀出速度傳感器的讀數(shù)v就行了”，大家經(jīng)過探討接受了小剛的建議。（1）請(qǐng)你說明小剛建議的理由：_______________。（2）讓物體分別從不同高度無初速釋放，測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…，讀出物體每次通過Q點(diǎn)的速度v1、v2、v3、v4…，并繪制了如圖乙所示的L－v圖像。若為了更直觀地看出L和v的變更關(guān)系，他們下一步應(yīng)當(dāng)作出________。A．L－v2圖像B．L－eq\r(v)圖像C．L－eq\f(1,v)圖像D．L－eq\f(1,\r(v))圖像（3）試驗(yàn)中，木板與物體間摩擦力________（“會(huì)”或“不會(huì)”）影響探究的結(jié)果。【答案】（1）見解析（2）A（3）不會(huì)【解析】（1）若只有重力做功，則：mgLsinθ＝eq\f(1,2)mv2，等號(hào)的兩邊都有m，可以約掉，故不須要測(cè)出物體的質(zhì)量。若是重力和摩擦力做功，則：（mgsinθ－μmgcosθ）L＝eq\f(1,2)mv2，等號(hào)的兩邊都有m，可以約掉，故不須要測(cè)出物體的質(zhì)量。（2）接受表格方法記錄數(shù)據(jù)，合理繪制的Lv圖像是曲線，不能得出結(jié)論W∝v2。為了更直觀地看出L和v的變更關(guān)系，應(yīng)當(dāng)繪制L－v2圖像。故選A。（3）重力和摩擦力的總功W也與距離L成正比，因此不會(huì)影響探究的結(jié)果。8．在“探究動(dòng)能定理”的試驗(yàn)中，某試驗(yàn)小組接受如圖甲所示的裝置，在水平氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩個(gè)光電門M、N，滑塊上固定一遮光條，細(xì)線繞過定滑輪與滑塊、力傳感器相連，力傳感器下方懸掛鉤碼，已知遮光條的寬度為d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量為m。（1）接通氣源，滑塊從A位置由靜止釋放，讀出遮光條通過光電門M、N的時(shí)間分別為t1、t2，力傳感器的示數(shù)為F，變更鉤碼質(zhì)量，重復(fù)上述試驗(yàn)。①為探究在M、N間運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)線拉力對(duì)滑塊做的功W和滑塊動(dòng)量增量ΔEk的關(guān)系，還須要測(cè)量的物理量為______________________（寫出名稱及符號(hào)）；②利用試驗(yàn)中干脆測(cè)量的物理量表示需探究的關(guān)系式為______________________。（2）保持鉤碼的質(zhì)量不變，變更光電門N的位置，重復(fù)試驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出從M到N的過程中細(xì)線拉力對(duì)滑塊做的功W與滑塊到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度的二次方v2的關(guān)系圖象，如圖乙所示，則圖線的斜率表示____________________，圖線在橫軸上的截距表示_________________。（3）下列不必要的試驗(yàn)操作和要求有________。A．測(cè)量鉤碼的質(zhì)量B．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平C．調(diào)整滑輪細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行D．保證滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量【答案】（1）①兩個(gè)光電門的間距②FL＝eq\f(1,2)md2（eq\f(1,t\o\al(22,))－eq\f(1,t\o\al(12,))）（2）eq\f(m,2)滑塊經(jīng)過光電門M時(shí)速度的二次方（3）AD【解析】（1）①試驗(yàn)要求拉力F做的功，依據(jù)W＝FL，須要測(cè)量兩個(gè)光電門的間距；②拉力F做的功：W＝FL，通過兩個(gè)光電門的速度分別為：vM＝eq\f(d,t1)、vN＝eq\f(d,t2)；故動(dòng)能增加量為：ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(,N2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(M2,)＝eq\f(1,2)md2（eq\f(1,t\o\al(22,))－eq\f(1,t\o\al(12,))）；故須要探究的關(guān)系式為：FL＝eq\f(1,2)md2（eq\f(1,t\o\al(22,))－eq\f(1,t\o\al(12,))）；（2）依據(jù)動(dòng)能定理，有：W＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(M2,)，故W－v2圖象的斜率為eq\f(m,2)，當(dāng)W＝0時(shí)，有：v2＝veq\o\al(M2,)，故圖線在橫軸上的截距表示滑塊經(jīng)過光電門M時(shí)速度的二次方；（3）由于有力傳感器干脆測(cè)量力的大小，故不須要測(cè)量鉤碼質(zhì)量，不須要保證滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量，故A、D步驟不是必需的；調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，可以保證合力等于拉力，故B步驟是必需的；調(diào)整滑輪細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行，保證拉力水平，故C步驟是必需的。9．如圖所示，汽車已成為人們外出的重要交通工具之一，評(píng)價(jià)汽車性能的主要指標(biāo)有動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、制動(dòng)性等，其中制動(dòng)性主要是指在良好的路面上，汽車快速降低車速直到停車的距離，表中記錄的是汽車以不同速率行駛時(shí)，制動(dòng)后所經(jīng)過的距離。請(qǐng)依據(jù)表中的數(shù)據(jù)，用圖象分析推斷克服阻力做功與汽車速率變更之間的關(guān)系。汽車速率v/（km·h－1）制動(dòng)距離s/m101204401650256036【答案】W與v2成正比【解析】制動(dòng)過程中阻力不變，設(shè)每制動(dòng)1m，克服阻力做的功為W1、則制動(dòng)4m、16m、25m、36m，克服阻力做的功分別為4W1、16W1、25W1、36W1，作出W－v圖象如下圖所示。可見W與v不是正比關(guān)系，猜想W與v2成正比，作出W－v2圖象如下圖所示?？梢奧與v2成正比。10．用如圖所示的裝置，探究功與物體速度變更的關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)，先適當(dāng)墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮筋彈力的作用下被彈出，沿木板滑行。小車滑行過程中帶動(dòng)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，記錄其運(yùn)動(dòng)狀況。視察發(fā)覺紙帶前面部分點(diǎn)跡疏密不勻，后面部分點(diǎn)跡比較勻稱，回答下列問題：（1）適當(dāng)墊高木板是為了________。（2）通過紙帶求小車速度時(shí)，應(yīng)運(yùn)用紙帶的____（選填“全部”“前面部分”或“后面部分”）。（3）若試驗(yàn)做了n次，所用橡皮筋分別為1根、2根…n根，通過紙帶求出小車的速度分別為v1、v2…vn用W表示橡皮筋對(duì)小車所做的功，作出的W－v2圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這說明W與v的關(guān)系是________?！敬鸢浮浚?）平衡摩擦力（2）后面部分（3）正比關(guān)系【解析】（1）為使橡皮筋對(duì)小車做的功等于合力對(duì)小車做的功，需利用小車重力沿木板方向分力平衡摩擦力。（2）試驗(yàn)中須要求橡皮筋做功后小車獲得的速度，所以應(yīng)用紙帶的后面部分。（3）“過原點(diǎn)的直線”意味著縱橫坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的兩個(gè)量成正比關(guān)系。11．某試驗(yàn)小組用圖試驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變更的關(guān)系。鐵架臺(tái)豎直固定放置在水平桌面上，長木板一端放置在水平桌面邊緣P處，另一端放置在鐵架臺(tái)豎直鐵桿上，使長木板傾斜放置，長木板P處放置一光電門，用光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊通過光電門時(shí)的擋光時(shí)間。試驗(yàn)步驟是：a．用游標(biāo)卡尺測(cè)出滑塊的擋光寬度L，用天平測(cè)量滑塊質(zhì)量m。b．平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P處為軸，調(diào)整長木板在鐵架臺(tái)上的放置位置，使滑塊恰好沿木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)。在鐵架臺(tái)豎直桿上登記此位置Q1，用刻度尺測(cè)出Q1到水平面的高度H。c．保持P位置不變，長木板一端放置在鐵架臺(tái)豎直桿Q2上。用刻度尺量出Q1Q2的距離h1，將滑塊從Q2位置由靜止釋放，由光電門計(jì)時(shí)器讀出滑塊的擋光時(shí)間t1。d．保持P位置不變，重新調(diào)整長木板一端在鐵架臺(tái)上的放置位置，重復(fù)步驟c數(shù)次?；瑝K沿長木板由Q2運(yùn)動(dòng)到P的過程中，用測(cè)量的物理量回答下列問題（重力加速度已知為g）；（1）滑塊通過光電門時(shí)的動(dòng)能Ek＝_______。（2）滑塊克服摩擦力做的功Wf＝________。（3）合力對(duì)滑塊做的功W合＝________。（4）某學(xué)生以鐵架臺(tái)豎直桿上的放置位置到Q1的距離h為橫坐標(biāo)，以滑塊通過光電門的擋光時(shí)間平方倒數(shù)eq\f(1,t2)為縱坐標(biāo)，依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)中描點(diǎn)畫出如圖所示直線，直線延長線沒有過坐標(biāo)原點(diǎn)，其緣由主要是_________?！敬鸢浮浚?）eq\f(1,2)meq\f(L2,t\o\al(12))（2）mgH（3）mgh1（4）平衡摩擦力長木板傾角過大【解析】（1）滑塊經(jīng)過光電門的速度：v＝eq\f(L,t1)，動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)meq\f(L2,t\o\al(12))（2）設(shè)P點(diǎn)到鐵架臺(tái)的水平距離為d，PQ1與水平面的夾角為α.由題意知，從Q1到P做勻速運(yùn)動(dòng)，可得：mgsinα＝μmgcosα，μ＝tanα；設(shè)PQ2與水平面的夾角為β，PQ2的長度為s，則從Q2到P克服摩擦力做功：Wf＝μmgcosβs＝mgH；（3）合力做功：W合＝mg（H＋h1）－Wf＝mgh1；（4）結(jié)合題圖知eq\f(1,2)m（eq\f(L,t)）2＝W合＋W′，即主要緣由是平衡摩擦力長木板傾角過大。12．某試驗(yàn)小組的同學(xué)欲“探究小車動(dòng)能變更與合外力對(duì)它所做功的關(guān)系”，在試驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖甲所示的裝置，圖中A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為彈簧測(cè)力計(jì)，P為小桶（內(nèi)有砂子），一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置，不計(jì)繩與滑輪的摩擦。試驗(yàn)時(shí)，先接通電源再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)。（1）該同學(xué)在一條比較志向的紙帶上，將點(diǎn)跡清晰的某點(diǎn)記為零點(diǎn)，順次選取一系列點(diǎn)，分別測(cè)量這些點(diǎn)到零點(diǎn)之間的距離s，計(jì)算出它們與零點(diǎn)的速度平方差Δv2＝v2－v02，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F，小車的質(zhì)量為m，然后建立Δv2－x坐標(biāo)系，通過描點(diǎn)法得到的圖像是一條過原點(diǎn)的直線，如圖乙所示，則這條直線的斜率的意義為________________。（填寫表達(dá)式）（2）若測(cè)出小車質(zhì)量為0.4kg，結(jié)合圖像可求得小車所受合外力的大小為________N?！敬鸢浮浚?）eq\f(2F,m)（2）1N【解析】（1）依據(jù)動(dòng)能定理可知Fx＝eq\f(1,2)mΔv2，所以理論上Δv2＝eq\f(2F,m)x∝x，Δv2-x圖像為過原點(diǎn)的直線，直線的斜率k＝eq\f(2F,m)。（2）結(jié)合圖像可知k＝eq\f(2F,m)＝5N/kg，所以F＝1N。13．某同學(xué)依據(jù)機(jī)械能守恒定律，設(shè)計(jì)試驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系。砝碼質(zhì)量（g）50100150彈簧長度（cm）8.627.636.66（1）如圖（a），將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái)，在上端的托盤中依次增加砝碼，測(cè)量相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝__________N/m。（g取9.80m/s2）（2）取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖（b）所示；調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)，通過兩個(gè)光電門的速度大小________。（3）用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v。釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為________。（4）重復(fù)（3）中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖（c），由圖可知，v與x成________關(guān)系。由上述試驗(yàn)可得結(jié)論：對(duì)同一根彈簧，彈性勢(shì)能與彈簧的________成正比?！敬鸢浮浚?）50N/m（2）相等（3）滑塊的動(dòng)能（4）壓縮量的平方【解析】（1）由k＝eq\f(ΔF,|Δx|)＝N/m＝50N/m；（2）要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)，通過兩個(gè)光電門的速度相等；（3）依據(jù)機(jī)械能守恒定律，釋放滑塊后，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能；（4）由題圖可知，x與v成正比，即v＝kx，由Ep＝Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mk2x2，因此彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的壓縮量的平方成正比。14．用圖甲所示裝置探究“做功與物體速度變更的關(guān)系”，A、B是固定在長直木板上的兩個(gè)鐵釘。試驗(yàn)時(shí)，小車在橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行，通過變更橡皮筋的條數(shù)變更做功的多少，再依據(jù)紙帶上的打點(diǎn)確定小車對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)的速度，進(jìn)而探究做功與物體速度變更的關(guān)系。（1）關(guān)于該試驗(yàn)的下列說法中，正確的有________．A．須要測(cè)出小車的質(zhì)量mB．須要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行試驗(yàn)C．須要測(cè)出每根橡皮筋對(duì)小車所做的功WD．變更橡皮筋條數(shù)時(shí)小車必需從同一位置由靜止釋放（2）試驗(yàn)中得到一根紙帶如圖乙所示，1、2、3…是按時(shí)間先后依次標(biāo)出的計(jì)數(shù)點(diǎn)（每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫出），造成圖乙各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距不相等的緣由可能是________。由圖乙所示的紙帶可知，該小車達(dá)到最大速度時(shí)，橡皮筋的伸長量________（選填“大于零”或“等于零”）。（3）該小組用新、舊兩組橡皮筋分別做試驗(yàn)，正確試驗(yàn)操作得到橡皮筋的條數(shù)n與小車對(duì)應(yīng)速度v的多組數(shù)據(jù)，作出v2－n的圖象如圖丙中的C、D所示，則用新橡皮筋得出的圖象是________（選填“C”或“D”），依據(jù)該圖象可以得出的結(jié)論是________。【答案】（1）BD（2）沒有平衡摩擦或是沒有完全平衡摩擦大于零（3）v2與n成正比【解析】（1）此試驗(yàn)要驗(yàn)證的是W＝eq\f(1,2)mv2，即W∝v2，則此試驗(yàn)中不須要測(cè)出小車的質(zhì)量m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；為了保證每條橡皮筋對(duì)小車做的功都一樣，試驗(yàn)中須要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行試驗(yàn)，選項(xiàng)B正確；試驗(yàn)中不須要測(cè)出每根橡皮筋對(duì)小車所做的功W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；變更橡皮筋條數(shù)時(shí)小車必需從同一位置由靜止釋放，選項(xiàng)D正確。（2）試驗(yàn)中若平衡了摩擦力，則小車在橡皮筋的作用下先加速運(yùn)動(dòng)，脫離橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng)，則造成題圖乙各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距不相等的緣由可能是沒有平衡摩擦或是沒有完全平衡摩擦；由題圖乙所示的紙帶可知，由于沒有平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦，該小車達(dá)到最大速度時(shí)，加速度為零，此時(shí)橡皮筋仍有彈力，即伸長量不為零。（3）舊橡皮筋的彈力小于新橡皮筋，則用同樣數(shù)量的新、舊橡皮筋做試驗(yàn)時(shí)，新橡皮筋使小車得到的速度較大，由圖象可知用新橡皮筋得出的圖象是C，依據(jù)該圖象可以得出的結(jié)論是：v2與n成正比（或v2與橡皮筋對(duì)小車所做的功成正比）。15．某探討小組設(shè)計(jì)了一種“用一把刻度尺測(cè)量質(zhì)量為m的小物塊Q與平板P之間動(dòng)摩擦因數(shù)”的試驗(yàn)方案，試驗(yàn)裝置如圖甲所示。AB是半徑足夠大的四分之一圓弧軌道，與水平固定放置P板的上表面BC在B點(diǎn)相切，C點(diǎn)在水平地面的垂直投影為C′。重力加速度為g。試驗(yàn)步驟如下：①用刻度尺測(cè)量BC長度為L和CC′高度為h；②先不放置平板P（如圖乙）使圓弧AB的末端B位于C′的正上方，將物塊Q在A點(diǎn)由靜止釋放，在物塊Q落地處標(biāo)記其落地點(diǎn)D；③重復(fù)步驟②，共做10次；④用半徑盡量小的圓將10個(gè)落地點(diǎn)圍住，用毫米刻度尺測(cè)量圓心到C′的距離s；⑥重復(fù)步驟⑤，共做10次；⑦用半徑盡量小的圓將10個(gè)落地點(diǎn)圍住，用毫米刻度尺測(cè)量圓心到C′的距離l。（1）試驗(yàn)步驟③④的目的是____________________。（2）用試驗(yàn)中的測(cè)量量表示：物塊Q滑到B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkB＝________。（3）物塊Q與平板P之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________。（4）已知試驗(yàn)測(cè)得的μ值與實(shí)際值不等，其緣由除了試驗(yàn)中測(cè)量的誤差之外，其他的緣由可能是_________________________（寫出一個(gè)可能的緣由即可）。【答案】（1）減小試驗(yàn)結(jié)果的誤差（2）eq\f(mgs2,4h)（3）eq\f(s2－l2,4hL)（4）見解析【解析】（1）試驗(yàn)步驟③④的目的，是通過多次試驗(yàn)減小試驗(yàn)結(jié)果的誤差；（2）在不放平板P時(shí)，物塊從B點(diǎn)飛出做平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向上有s＝vBt，在豎直方向上有h＝eq\f(1,2)gt2，解得EkB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(B2,)＝eq\f(mgs2,4h)；（3）當(dāng)加上平板P時(shí)，物塊從C點(diǎn)飛出，做平拋運(yùn)動(dòng)，故EkC＝eq\f(1,2)mveq\o\al(C2,)＝eq\f(mgl2,4h)，依據(jù)動(dòng)能定理可得－μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(C2,)－eq\f(1,2)mveq\o\al(B2,)，解得μ＝eq\f(s2－l2,4hL)；（4）其緣由除了試驗(yàn)中測(cè)量的誤差之外，其他的可能是圓弧軌道存在摩擦，接縫B處不平滑，存在空氣阻力等。16．為了探究力對(duì)物體做功與物體速度變更的關(guān)系，現(xiàn)供應(yīng)如圖所示的器材，讓小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，請(qǐng)思索并回答下列問題（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器溝通電頻率為50Hz）：（1）為了消退摩擦力的影響應(yīng)實(shí)行什么措施？______________________________________________（2）當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……并起來進(jìn)行第1次、第2次、第3次……試驗(yàn)時(shí)，每次試驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都應(yīng)保持一樣，我們把第1次試驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。（3）由于橡皮筋對(duì)小車做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出，如下圖所示是其中四次試驗(yàn)打出的部分紙帶。（4）試依據(jù)（2）、（3）中的信息，填寫下表.次數(shù)1234橡皮筋對(duì)小車做的功W小車速度v（m/s）v2（m2/s2）從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：______________?！敬鸢浮浚?）將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，使小車緩慢勻速下滑?）橡皮筋對(duì)小車做的功與小車速度的平方成正比【解析】該題綜合考查了本試驗(yàn)的留意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理及結(jié)論，對(duì)考生的實(shí)力要求較高。（1）將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，使小車緩慢勻速下滑。?）由勻速運(yùn)動(dòng)的速度公式v＝eq\f(x,t)，其中x從圖上讀出分別為2.00cm、2.83cm、3.46cm、4.00cm.t＝T＝eq\f(1,f)＝0.02s，即可求出小車的速度。次數(shù)1234橡皮筋對(duì)小車做的功2W3W4W小車速度v（m/s）1.01.4151.732.0v2（m2/s2）1.02.03.04.0由表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：橡皮筋對(duì)小車做的功與小車速度的平方成正比。17．為了“探究外力做功與物體動(dòng)能變更的關(guān)系”，查資料得知，彈簧的彈性勢(shì)能Ep＝eq\f(1,2)kx2，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧長度的變更量．某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球（質(zhì)量為m）運(yùn)動(dòng)來探究這一問題。為了探討便利，把小球放在水平桌面上的試驗(yàn)，讓小球在彈力作用下運(yùn)動(dòng)，即只有彈簧彈力做功。該同學(xué)設(shè)計(jì)試驗(yàn)如下：（1）首先進(jìn)行如圖甲所示的試驗(yàn)：將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來，在彈簧的另一端掛上小球，靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長量為d。（2）在此步驟中，目的是要確定物理量________，用m、d、g表示為________。（2）接著進(jìn)行如圖乙所示的試驗(yàn)：將這根彈簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球壓縮，測(cè)得壓縮量為x，釋放彈簧后，小球被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小球在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離為L。小球的初動(dòng)能Ek1＝________。小球離開桌面的動(dòng)能Ek2＝________。彈簧對(duì)小球做的功W＝________（用m、x、d、g表示）。對(duì)比W和Ek2－Ek1就可以得出“外力做功與物體動(dòng)能變更的關(guān)系”?！敬鸢浮浚?）彈簧的勁度系數(shù)keq\f(mg,d)（2）0eq\f(mgL2,4h)eq\f(mgx2,2d)【解析】在圖甲所示的試驗(yàn)中，目的是確定彈簧的勁度系數(shù)k，由平衡條件得：mg＝kd，即k＝eq\f(mg,d).在圖乙所示的試驗(yàn)中，小球的初動(dòng)能Ek1＝0。又依據(jù)小球做平拋運(yùn)動(dòng)得：h＝eq\f(1,2)gt2，L＝vt所以Ek2＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m（Leq\r(g/2h)）2＝eq\f(mgL2,4h)彈簧對(duì)小球做的功等于彈性勢(shì)能的削減，所以W＝eq\f(1,2)kx2＝eq\f(mgx2,2d)。18．某學(xué)習(xí)小組在“探究功與速度變更關(guān)系”的試驗(yàn)中接受了如下圖所示的試驗(yàn)裝置．（1）將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵，通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣