高三物理实验复习探究功和速度变化的关系习题选编 含答案.docx
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高三物理实验复习探究功和速度变化的关系习题选编 含答案.docx
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高三物理实验复习探究功和速度变化的关系习题选编含答案
实验:
探究功与速度变化的关系习题选编
1、某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验,图中小车是在1条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行,这时橡皮筋对小车做的功记为
。
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,使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由打点计时器所打的纸带测出。
(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、_____________(填测量工具);
(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掉摩擦阻力,则下面操作正确的是______。
A.轻推小车,能够自由下滑即可
B.轻推小车,能够匀速下滑即可
C.轻推拖着纸带的小车,能够自由下滑即可
D.轻推拖着纸带的小车,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,当小车速度刚达到最大时,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,应选用图中纸带的________部分进行测量。
【答案】毫米刻度尺DBGK
2、现要利用如图1的装置做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验:
(1)电磁打点计时器与电源相接,接线正确的是___(填“图2”或“图3”);
(2)利用图1装置,小车在橡皮筋的作用下运动,打下其中一条纸带如图4,分析这条纸带可以得出:
。
A.正确测量前对小车可能没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
B.正确测量前对小车已经平衡摩擦力且平衡摩擦力过度
C.小车达到最大速度时橡皮筋处于伸长状态
D.小车达到最大速度时橡皮筋处于原长状态
(3)某同学对该实验进行了精确平衡摩擦力后,再操作如下:
a.将橡皮筋固定在小车前端,拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处,记下小车位置,接通打点计时器电源,释放小车;
b.用2条、3条、4条、5条、6条橡皮筋分别代替1条橡皮筋重做实验;
c.在上述实验中打出的6条纸带中,分别找出小车开始做匀速运动的点,并分别测出匀速运动时的速度
、
、
、
、
、
;
d.把1根橡皮筋对小车做的功记为W,2根橡皮筋对小车做的功记为2W
,以功W为纵坐标,小车获得的速度的平方为横坐标,作出图象如图5,从图中可看出第4次实验误差最大,问题可能出在该次实验小车在释放前橡皮筋的伸长量偏__。
(填“大”或“小”)
【答案】图3AC小
3、用如图所示的装置,探究功与物体速度变化的关系.实验时,先适当垫高木板,然后由静止释放小车,小车在橡皮条弹力的作用下被弹出,沿木板滑行.小车滑行过程中通过打点计器的纸带,记录其运动规律.观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀,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)在用做“探究功与速度关系”的实验时,下列说法正确的是_________.
A.通过控制橡皮筋的伸长量不变,改变橡皮筋条数来分析拉力做功的数值
B.通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值
C.实验过程中木板适当垫高就行,没有必要反复调整
D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度即可.
(3)实验结束后,为了更直观的研究功与速度变化的关系,利用所得的数据,画出的正确图像应该是图中的图_______。
【答案】
(1)平衡摩擦阻力
(2)A(3)乙
4、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.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.
【答案】使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡便于表示合外力做的功不必相等
5、某实验小组想通过如图甲所示的实验装置来“探究功与速度变化的关系”。
实验中通过改变拉伸的橡皮筋的条数来改变外力对小车做功
的数值,用速度传感器测出每次小车获得的速度
。
(1)下列关于本实验的说法中正确的是________。
A.本实验需要先平衡摩擦力
B.实验中必须测出小车的质量
C.实验中必须测出橡皮筋对小车做功的具体数值
D.每次所用的橡皮筋应该是相同规格的,且每次都拉伸到同一位置
(2)某次实验中同学们通过速度传感器得到小车沿木板运动的速度随时间变化的关系图像如图乙所示,图中
内的图线为曲线,
内的图线为直线。
由此可知,该实验中存在的不当之处是____________。
【答案】AD平衡摩擦时倾角过大
6、某同学做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验装置如图,小车在橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行.用一条橡皮筋时对小车做的功记为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.实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.
(1)若木板水平放置,小车在橡皮筋作用下运动,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.橡皮筋恰好恢复原长 B.橡皮筋仍处于伸长状态
C.小车恰好运动到两个铁钉的连线处 D.小车已超过两个铁钉的连线
(2)如图所示是某次正确操作情况下,在50HZ作电源下打点计时器记录的一条纸带,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的______(填AF或FI)部分进行测量,速度大小为______m/s
(3)通过该实验的正确操作和正确处理数据,应该得出合力做的功W和物体速度v变化的关系是_______。
【答案】BFI,0.76
与
成正比即
7、如图甲所示,在“探究功与速度变化的关系”的实验中,主要过程如下:
A.设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……;
B.分析纸带,求出橡皮筋做功使小车获得的速度v1、v2、v3、……;
C.作出W-v图象;
D.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.
(1)实验中得到的一条如图乙所示的纸带,求小车获得的速度应选______________(选填“AB”或“CD”)段来计算.
(2)关于该实验,下列说法正确的有_______________
A.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
B.通过改变小车质量可以改变橡皮筋对小车做的功
C.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度必需保持一致
D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
(3)在该实验中,打点计时器正常工作,纸带足够长,点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点,造成这种情况的原因可能是___________.(写出一条即可)
【答案】CDACD没有平衡摩擦力或木板的倾角过大或过小
8、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)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ΔEk=
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W=mgL算出.多次测量,若W与ΔEk均基本相等则验证了动能定理.
【答案】B乙远大于
9、为了探究“合力做功与速度变化的关系”,某学习小组在实验室组装了如图所示的装置,备有下列器材:
打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称量滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带,让细线跨过滑轮并悬挂空的小桶时,滑块处于静止状态.要完成该实验,请回答下列问题:
(1)要完成本实验,还缺少的实验器材是________.
(2)实验时为保证滑块受到的合力与沙、小桶的总重力大小基本相等,沙和小桶的总质量应满足的实验条件是________,实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力,首先要做的步骤是________.
(3)在满足
(2)问的条件下,让小桶带动滑块加速运动,如图所示为打点计时器所打的纸带的一部分,图中A,B,C,D,E是按时间先后顺序确定的计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,相邻计数点间的距离标注在图上,当地重力加速度为g,则在B,D两点间对滑块研究,合力对滑块做的功为________,vB=________,vD=________(用题中所给的表示数据的字母表示).
【答案】刻度尺;沙和小桶的总质量远小于滑块的质量,平衡摩擦力;mg(x2+x3),
,
10、某同学用图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系.
(1)为了能用砂和砂桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功,本实验中小车质量M________(填“需要”、“不需要”)远大于砂和砂桶的总质量m.
(2)图乙为实验得到的一条清晰的纸带,A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点,sAD=_________cm.已知电源频率为50Hz,则打点计时器在打D点时纸带的速度v=_________m/s(保留两位有效数字).
(3)该同学画出小车动能变化与拉力对小车所做的功的ΔEk—W关系图像,由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤,他得到的实验图线(实线)应该是____________.
【答案】需要2.100.50D
11、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
(3)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
(4)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O.在纸带上依次去A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……,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点打B点的过程中,拉力对小车做的功W=_______,打B点时小车的速度v=________.
(5)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作如图所示的v2–W图象.由此图象可得v2随W变化的表达式为_________________.根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是_________.
(6)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图中正确反映v2–W关系的是______________.
A.
B.
C.
D.
【答案】BABmgx2
质量A
12、某兴趣小组用如图甲所示的实验装置来测物块与斜面间的动摩擦因数。
PQ为一块倾斜放置的木板,在斜面底端Q处固定有一个光电门,光电门与数字计时器相连(图中未画)。
每次实验时将一物体(其上固定有宽度为d的遮光条)从不同高度h处由静止释放,但始终保持斜面底边长L=0.500m不变。
(设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同)
(1)用20分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度d如乙图所示,则d=__________cm;
(2)该小组根据实验数据,计算得到物体经过光电门的速度v,并作出了如图丙所示的v2-h图象,其图象与横轴的交点为0.25。
由此可知物块与斜面间的动摩擦因数μ=______________;
(3)若更换动摩擦因数更小的斜面,重复上述实验得到v2-h图象,其图象的斜率将______________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】0.2250.5不变
13、某探究小组利用气垫导轨和光电门计时器等装置探究动能定理.他们通过改变滑轮下端小盘中沙子的质量来改变滑块水平方向的拉力;滑块上装有宽为d的挡光片.实验中,用天平称出小盘和沙子的总质量为m,滑块(带挡光片)的质量为M,计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为Δt1,Δt2。
(1)在满足____的条件下,才可以认为小盘和沙子的总重力所做的功等于绳的拉力对滑块做的功.
(2)实验中还必须测量的物理量是________,试写出本次需要探究的关系式__________(用测量量和已知量表示).
【答案】
(1)m≪M
(2)两光电门之间的距离LmgL=
M(
)2-
M(
)
14、某同学用如图甲所示的装置做“探究合力做的功与动能改变量之间的关系”的实验,他们将光电门固定在水平轨道上的B点,并用重物通过细线拉带有遮光条的小车,然后保持小车和重物的质量不变,通过改变小车释放点到光电门的距离(s)进行多次实验,实验时要求小车每次都从静止释放。
(1)用螺旋测微器测量遮光条的宽度,其示数如图乙所示,则遮光条的宽度
________mm。
(2)为了减小误差,实验时需要进行的操作是________。
A.将水平轨道上的A端垫高适当的高度,以平衡摩擦力
B.使重物的质量m远大于小车及遮光条的总质量M
C.调节水平轨道左端滑轮的高度
(3)某次实验中,测得小车及遮光条的质量M=1kg,光电门记录小车通过的时间
,则在此次实验中小车及遮光条增加的动能为________J(结果保留到小数点后两位)。
(4)实验中利用________计算拉力对小车做的功W在方格纸上做出
图像(
是小车和重物动能之和),如图所示。
由图像可以看出
总是略大于W,造成这种现象的原因是____________________。
【答案】4.700AC2.76
平衡摩擦力过度
15、用如图甲所示装置来探究功和动能变化的关系,木板上固定两个完全相同的遮光条A、B,用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计C相连,木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上,轨道放在水平桌面上,P为小桶(内有砂子),滑轮质量、摩擦不计,
(1)实验中轨道应倾斜一定角度,这样做的目的是___________.
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度,如图乙所示,则遮光条的宽度d=_____cm.
(3)实验主要步骤如下:
①测量木板(含遮光条)的质量M,测量两遮光条间的距离L,按图甲所示正确连接器材;
②将木板左端与轨道左端对齐,静止释放木板,木板在细线拉动下运动,记录弹簧测力计示数F及遮光条B、A先后经过光电门的时间为t1、t2,则遮光条B、A通过光电门的过程中木板动能的变化量ΔEk=________,合外力对木板做功W=________.(以上两空用字母M、t1、t2、d、L、F表示)
③在小桶中增加砂子,重复②的操作,比较W、ΔEk的大小,可得出实验结论.
【答案】平衡摩擦力0.560cm
16、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A、B、C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O到B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。
【答案】AD
纸带与打点计时器间的摩擦力及空气阻力
17、在探究功与速度变化的关系的实验中,某实验研究小组的实验装置如图甲所示.木块从A点静止释放后,在一根弹簧作用下弹出,沿足够长的木板运动到B1点停下,记录此过程中弹簧对木块做的功为W1.O点为弹簧原长时所处的位置,测得OB1的距离为L1.再用完全相同的2根、3根…弹簧并在一起进行第2次、第3次…实验并记录2W1,3W1…及相应的L2、L3…数据,用W﹣L图象处理数据,回答下列问题:
(1)如图乙是根据实验数据描绘的W﹣L图象,图线不过原点的原因是_____;
(2)由图线得木块从A到O过程中摩擦力做的功是W1=____;
(3)W﹣L图象斜率的物理意义是_____.
【答案】未计算AO间的摩擦力做功
摩擦力
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