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高中人教版 (新课标)6.实验：探究功与速度变化的关系精品课时训练
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这是一份高中人教版 (新课标)6.实验：探究功与速度变化的关系精品课时训练，共5页。试卷主要包含了32__m/s等内容，欢迎下载使用。
1. 如图所示是“探究做功与物体速度变化的关系”的实验装置示意图，关于该实验，下列叙述正确的是( B )
A. 放小车的长木板应尽量水平
B. 先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
C. 每次改变橡皮筋的根数，不必将小车拉到相同的位置释放
D. 每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
解析：实验中存在摩擦，实验前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是用一个小木块垫高长木板的一端，选项A错误；先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，选项B正确；通过增加橡皮筋的条数来使做的功成倍数增加，故橡皮筋每次拉伸长度必须保持一致，选项C错误；橡皮筋完全相同，通过增加橡皮筋的条数来使做的功成倍数增加，因此不需要计算橡皮筋每次对小车做功的具体数值，选项D错误．
2. (多选)某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．打点计时器工作频率为50 Hz.实验中木板略微倾斜，这样做的主要目的( CD )
A. 是为了使小车释放后，小车能匀加速下滑
B. 是为了增大小车下滑的加速度
C. 可使得橡皮筋做的功等于合外力对小车做的功
D. 可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
解析：使木板倾斜，可以让小车受到的摩擦力与小车所受重力沿板向下的分力大小相等，在不施加拉力时，小车在斜面上运动时受到的合力为零，小车可以在斜面上做匀速直线运动；小车与橡皮筋连接后，小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动，选项A、B错误，C、D正确．
3. (多选)探究做功与速度变化的关系实验中，某同学利用如图所示的装置，通过数根相同的橡皮条和打点计时器，来探究橡皮条做功与小车获得速度之间的关系，得到数据如表所示，则下述说法中正确的是( ABD )
A. 利用改变橡皮条的根数来改变做功的大小，使做功数值倍数增加
B. 每次改变橡皮条的根数，必须将小车拉到相同位置由静止释放
C. 从表格 A 列和 B 列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度成正比例关系
D. 从表格 A 列和 C 列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度平方成正比例关系
解析：相同的橡皮条形变程度相同时对外做的功也相同，故可以利用改变橡皮条的根数来改变做功的大小，使做功数值成倍数增加，选项A正确．每次改变橡皮条的根数，必须将小车拉到相同的位置释放，这样做功才能成倍增加，选项B正确．从表格C列，可判断速度的平方分别为1、2、3、4，再与A列对比可知，橡皮条做功与小车速度平方成正比，选项C错误，D正确．
4. 在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，
(1)为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的__左端__(填“左端”或“右端”)适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持__匀速直线__运动．
(2)为了使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸到__相同位置__．
(3)如图所示，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__GJ__部分进行测量．
解析：(1)实验前，应平衡摩擦力，可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动．(2)在实验中，每根橡皮筋的规格相同，拉伸长度相同，通过改变橡皮筋的条数可以使做功数值成倍增加．(3)要测量小车获得的速度，应该选用点迹均匀的部分，所以选GJ部分．
5. 某兴趣小组通过物块在斜面上运动的实验，探究“合外力做功和物体速度v变化的关系”．实验开始前，他们提出了以下几种猜想：①W∝eq \r(v)；②W∝v；③W∝v2.
他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器，每次实验物体都从不同位置处由静止释放．
(1)实验中是否需要测出木板与水平面的夹角？__不需要__．
(2)同学们设计了以下表格来记录实验数据．其中L1、L2、L3、L4…，代表物体分别从不同高度处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离，v1、v2、v3、v4…，表示物体每次通过Q点的速度．
他们根据实验数据绘制了如图乙所示的L－v图象，由图象形状得出结论W∝v2.
他们的做法是否合适，并说明理由？__不合适，由曲线不能直接确定函数关系，应进一步绘制L－v2图象__．
(3)在此实验中，木板与物体间摩擦力大小__不会__(填“会”或“不会”)影响得出的探究结果．
解析：(1)通过实验来探究“合外力做功和物体速度变化的关系”．每次实验物体从不同初位置处静止释放，量出初位置到速度传感器的位移、读出物体到传感器位置的速度．根据实验数据列出数据表并描点作出图象，从而找到位移与速度变化的关系，所以不需要测出木板与水平面的夹角．
(2)在数据处理中，由曲线不能直接确定函数关系，一般都是在直线上确定各个物理量之间的函数关系，所以该方法是不合适的，应进一步绘制L－v2图象．
(3)在运动过程中，由于物体受力是恒定的，所以得出合外力做功与物体速度变化的关系．因此在实验中物体与木板间的摩擦力不会影响探究的结果．
6. 在“探究功与小车速度变化关系”的实验中，小张用如图1所示装置进行探究．
图1
(1)(多选)下列说法正确的是__ABC__．
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)小张同学正确操作后获得了一条纸带，如图2所示(截取了部分纸带)，打点计时器打“3”点时，小车的速度为__0.32(0.32～0.34之间均对)__m/s.(结果保留两位有效数字)
图2
(3)小张同学继续完成了该实验的其他正确操作，并绘制了v－W图象，最有可能是下面哪幅图象？__C__．
解析：(1)此方案是探究恒力做功与速度变化的关系，由于测量的功应为合力做的功，为简化测量，使合力做的功等于拉力对小车做的功，所以需要平衡摩擦力，A正确．只有当重物质量远小于小车质量时，小车所受到的拉力近似等于重物的重力，否则实验误差将很大，B正确．若细绳与木板不平行，则计算恒力做功时还要考虑拉力与位移的夹角，C正确．此情景中小车的运动为匀加速直线运动，D不正确．
(2)匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度即v3＝v24＝eq \f(11.23－4.75,2×0.1)×10－2 m/s≈0.32 m/s.
(3)理论上，做功与速度变化的关系应为：W∝v2所以v∝eq \r(W) ，选C.
7. 用图甲所示装置探究做功与物体速度变化的关系，A、B是固定在长直木板上的两个铁钉．实验时，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，通过改变橡皮筋的条数改变做功的多少，再根据纸带上的打点确定小车对应运动的速度，进而探究做功与物体速度变化的关系．
(1)(多选)关于该实验的下列说法中，正确的有__BD__．
A. 需要测出小车的质量m
B. 需要选择相同的橡皮筋进行实验
C. 需要测出每根橡皮筋对小车所做的功W
D. 改变橡皮筋条数时小车必须从同一位置由静止释放
(2)实验中得到一根纸带如图乙所示，1、2、3…是按时间先后顺序标出的计数点(每两个相邻计数点间还有4个打点未画出)，造成5～9各计数点间距不相等的原因可能是__没有平衡摩擦力或是没有完全平衡摩擦力__．由图乙所示的纸带可知，该小车达到最大速度时，橡皮筋的伸长量__大于零__(填“大于零”或“等于零”)．
(3)该小组用新、旧两组橡皮筋分别做实验，正确实验操作得到橡皮筋的条数n与小车对应速度v的多组数据，作出v2－n的图象如图丙中的C、D所示，则用新橡皮筋得出的图象是__C__(填“C”或“D”)，根据该图象可以得出的结论是__v2与n成正比(或v2与橡皮筋对小车所做的功成正比)__．
解析：(1)此实验要验证的是W＝eq \f(1,2)mv2，即W∝v2，则此实验中不需要测出小车的质量m，选项A错误；为了保证每根皮筋对小车做功都一样，则实验中需要选择相同的橡皮筋进行实验，选项B正确；实验中不需要测出每根橡皮筋对小车所做的功W，选项C错误；改变橡皮筋条数时小车必须从同一位置由静止释放，选项D正确，故选BD.
(2)实验中若平衡了摩擦力，则小车在橡皮筋的作用下先加速运动，脱离橡皮筋后做匀速运动，则造成5～9各计数点间距逐渐减小的原因可能是没有平衡摩擦或是没有完全平衡摩擦；由图乙所示的纸带可知，由于没有平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力，该小车达到最大速度时，加速度为零，此时橡皮筋仍有弹力，即伸长量不为零．
(3)旧橡皮筋的弹力小于新橡皮筋，则用同样数量的新、旧橡皮筋做实验时，新橡皮筋使小车得到的速度较大，由图象可知用新橡皮筋得出的图象是C，根据该图象可以得出的结论是：v2与n成正比(或v2与橡皮筋对小车所做的功成正比)．
8. 某同学用下面的方法做“探究功与速度变化的关系”的实验．将足够长的木板固定在水平的桌面上，在木板虚线PP′上钉两个钉子，木块上钉一个钉子，橡皮筋两端分别固定在木板的钉子上．现将木块拉至虚线OO′处，释放木块，设其前端到达PP′时速度为v，木块离开橡皮筋后滑行的距离为s.
(1)如果用一根橡皮筋将木块拉到OO′处，释放木块，橡皮筋对木块做的功为W，那么，当把三根相同的橡皮筋并起来将木块拉到OO′处，释放木块，橡皮筋对木块所做的功为__3W__．(图中两虚线间距离很小，摩擦不计)
(2)木块离开橡皮筋后在木板上做__C__．
A. 匀速直线运动
B. 先加速后匀速运动
C. 匀减速直线运动
D. 先减速后匀速运动
(3)用1，2，3，4，5根橡皮筋分别对木块做功，测得木块离开橡皮筋后滑行的距离为s1，s2，s3，s4，s5.以橡皮筋对木块做的功W为纵坐标，以滑行的距离s为横坐标，作出W－s图象是过原点的直线，那么W与v的关系是__W∝v2__.
解析：(1)橡皮筋对物体所做的功与橡皮筋的条数成正比，则当把三根相同的橡皮筋并起来将木块拉到OO′处，释放木块，橡皮筋对物体所做的功为3W；(3)测得木块离开橡皮筋后做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律a＝eq \f(μmg,m)＝μg，滑行的距离s＝eq \f(v2,2a)，即s∝v2，由题作出W－s图象是过原点的直线，即W∝s∝v2，故W与v的关系是W∝v2.
A
B
C
橡皮条根数
速度
速度的平方
1
1.00
1.00
2
1.41
1.99
3
1.73
2.99
4
2.00
4.00
实验次数
1
2
3
4
…
L
v
1. 如图所示是“探究做功与物体速度变化的关系”的实验装置示意图，关于该实验，下列叙述正确的是( B )
A. 放小车的长木板应尽量水平
B. 先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
C. 每次改变橡皮筋的根数，不必将小车拉到相同的位置释放
D. 每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
解析：实验中存在摩擦，实验前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是用一个小木块垫高长木板的一端，选项A错误；先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，选项B正确；通过增加橡皮筋的条数来使做的功成倍数增加，故橡皮筋每次拉伸长度必须保持一致，选项C错误；橡皮筋完全相同，通过增加橡皮筋的条数来使做的功成倍数增加，因此不需要计算橡皮筋每次对小车做功的具体数值，选项D错误．
2. (多选)某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．打点计时器工作频率为50 Hz.实验中木板略微倾斜，这样做的主要目的( CD )
A. 是为了使小车释放后，小车能匀加速下滑
B. 是为了增大小车下滑的加速度
C. 可使得橡皮筋做的功等于合外力对小车做的功
D. 可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
解析：使木板倾斜，可以让小车受到的摩擦力与小车所受重力沿板向下的分力大小相等，在不施加拉力时，小车在斜面上运动时受到的合力为零，小车可以在斜面上做匀速直线运动；小车与橡皮筋连接后，小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动，选项A、B错误，C、D正确．
3. (多选)探究做功与速度变化的关系实验中，某同学利用如图所示的装置，通过数根相同的橡皮条和打点计时器，来探究橡皮条做功与小车获得速度之间的关系，得到数据如表所示，则下述说法中正确的是( ABD )
A. 利用改变橡皮条的根数来改变做功的大小，使做功数值倍数增加
B. 每次改变橡皮条的根数，必须将小车拉到相同位置由静止释放
C. 从表格 A 列和 B 列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度成正比例关系
D. 从表格 A 列和 C 列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度平方成正比例关系
解析：相同的橡皮条形变程度相同时对外做的功也相同，故可以利用改变橡皮条的根数来改变做功的大小，使做功数值成倍数增加，选项A正确．每次改变橡皮条的根数，必须将小车拉到相同的位置释放，这样做功才能成倍增加，选项B正确．从表格C列，可判断速度的平方分别为1、2、3、4，再与A列对比可知，橡皮条做功与小车速度平方成正比，选项C错误，D正确．
4. 在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，
(1)为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的__左端__(填“左端”或“右端”)适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持__匀速直线__运动．
(2)为了使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸到__相同位置__．
(3)如图所示，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__GJ__部分进行测量．
解析：(1)实验前，应平衡摩擦力，可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动．(2)在实验中，每根橡皮筋的规格相同，拉伸长度相同，通过改变橡皮筋的条数可以使做功数值成倍增加．(3)要测量小车获得的速度，应该选用点迹均匀的部分，所以选GJ部分．
5. 某兴趣小组通过物块在斜面上运动的实验，探究“合外力做功和物体速度v变化的关系”．实验开始前，他们提出了以下几种猜想：①W∝eq \r(v)；②W∝v；③W∝v2.
他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器，每次实验物体都从不同位置处由静止释放．
(1)实验中是否需要测出木板与水平面的夹角？__不需要__．
(2)同学们设计了以下表格来记录实验数据．其中L1、L2、L3、L4…，代表物体分别从不同高度处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离，v1、v2、v3、v4…，表示物体每次通过Q点的速度．
他们根据实验数据绘制了如图乙所示的L－v图象，由图象形状得出结论W∝v2.
他们的做法是否合适，并说明理由？__不合适，由曲线不能直接确定函数关系，应进一步绘制L－v2图象__．
(3)在此实验中，木板与物体间摩擦力大小__不会__(填“会”或“不会”)影响得出的探究结果．
解析：(1)通过实验来探究“合外力做功和物体速度变化的关系”．每次实验物体从不同初位置处静止释放，量出初位置到速度传感器的位移、读出物体到传感器位置的速度．根据实验数据列出数据表并描点作出图象，从而找到位移与速度变化的关系，所以不需要测出木板与水平面的夹角．
(2)在数据处理中，由曲线不能直接确定函数关系，一般都是在直线上确定各个物理量之间的函数关系，所以该方法是不合适的，应进一步绘制L－v2图象．
(3)在运动过程中，由于物体受力是恒定的，所以得出合外力做功与物体速度变化的关系．因此在实验中物体与木板间的摩擦力不会影响探究的结果．
6. 在“探究功与小车速度变化关系”的实验中，小张用如图1所示装置进行探究．
图1
(1)(多选)下列说法正确的是__ABC__．
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)小张同学正确操作后获得了一条纸带，如图2所示(截取了部分纸带)，打点计时器打“3”点时，小车的速度为__0.32(0.32～0.34之间均对)__m/s.(结果保留两位有效数字)
图2
(3)小张同学继续完成了该实验的其他正确操作，并绘制了v－W图象，最有可能是下面哪幅图象？__C__．
解析：(1)此方案是探究恒力做功与速度变化的关系，由于测量的功应为合力做的功，为简化测量，使合力做的功等于拉力对小车做的功，所以需要平衡摩擦力，A正确．只有当重物质量远小于小车质量时，小车所受到的拉力近似等于重物的重力，否则实验误差将很大，B正确．若细绳与木板不平行，则计算恒力做功时还要考虑拉力与位移的夹角，C正确．此情景中小车的运动为匀加速直线运动，D不正确．
(2)匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度即v3＝v24＝eq \f(11.23－4.75,2×0.1)×10－2 m/s≈0.32 m/s.
(3)理论上，做功与速度变化的关系应为：W∝v2所以v∝eq \r(W) ，选C.
7. 用图甲所示装置探究做功与物体速度变化的关系，A、B是固定在长直木板上的两个铁钉．实验时，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，通过改变橡皮筋的条数改变做功的多少，再根据纸带上的打点确定小车对应运动的速度，进而探究做功与物体速度变化的关系．
(1)(多选)关于该实验的下列说法中，正确的有__BD__．
A. 需要测出小车的质量m
B. 需要选择相同的橡皮筋进行实验
C. 需要测出每根橡皮筋对小车所做的功W
D. 改变橡皮筋条数时小车必须从同一位置由静止释放
(2)实验中得到一根纸带如图乙所示，1、2、3…是按时间先后顺序标出的计数点(每两个相邻计数点间还有4个打点未画出)，造成5～9各计数点间距不相等的原因可能是__没有平衡摩擦力或是没有完全平衡摩擦力__．由图乙所示的纸带可知，该小车达到最大速度时，橡皮筋的伸长量__大于零__(填“大于零”或“等于零”)．
(3)该小组用新、旧两组橡皮筋分别做实验，正确实验操作得到橡皮筋的条数n与小车对应速度v的多组数据，作出v2－n的图象如图丙中的C、D所示，则用新橡皮筋得出的图象是__C__(填“C”或“D”)，根据该图象可以得出的结论是__v2与n成正比(或v2与橡皮筋对小车所做的功成正比)__．
解析：(1)此实验要验证的是W＝eq \f(1,2)mv2，即W∝v2，则此实验中不需要测出小车的质量m，选项A错误；为了保证每根皮筋对小车做功都一样，则实验中需要选择相同的橡皮筋进行实验，选项B正确；实验中不需要测出每根橡皮筋对小车所做的功W，选项C错误；改变橡皮筋条数时小车必须从同一位置由静止释放，选项D正确，故选BD.
(2)实验中若平衡了摩擦力，则小车在橡皮筋的作用下先加速运动，脱离橡皮筋后做匀速运动，则造成5～9各计数点间距逐渐减小的原因可能是没有平衡摩擦或是没有完全平衡摩擦；由图乙所示的纸带可知，由于没有平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力，该小车达到最大速度时，加速度为零，此时橡皮筋仍有弹力，即伸长量不为零．
(3)旧橡皮筋的弹力小于新橡皮筋，则用同样数量的新、旧橡皮筋做实验时，新橡皮筋使小车得到的速度较大，由图象可知用新橡皮筋得出的图象是C，根据该图象可以得出的结论是：v2与n成正比(或v2与橡皮筋对小车所做的功成正比)．
8. 某同学用下面的方法做“探究功与速度变化的关系”的实验．将足够长的木板固定在水平的桌面上，在木板虚线PP′上钉两个钉子，木块上钉一个钉子，橡皮筋两端分别固定在木板的钉子上．现将木块拉至虚线OO′处，释放木块，设其前端到达PP′时速度为v，木块离开橡皮筋后滑行的距离为s.
(1)如果用一根橡皮筋将木块拉到OO′处，释放木块，橡皮筋对木块做的功为W，那么，当把三根相同的橡皮筋并起来将木块拉到OO′处，释放木块，橡皮筋对木块所做的功为__3W__．(图中两虚线间距离很小，摩擦不计)
(2)木块离开橡皮筋后在木板上做__C__．
A. 匀速直线运动
B. 先加速后匀速运动
C. 匀减速直线运动
D. 先减速后匀速运动
(3)用1，2，3，4，5根橡皮筋分别对木块做功，测得木块离开橡皮筋后滑行的距离为s1，s2，s3，s4，s5.以橡皮筋对木块做的功W为纵坐标，以滑行的距离s为横坐标，作出W－s图象是过原点的直线，那么W与v的关系是__W∝v2__.
解析：(1)橡皮筋对物体所做的功与橡皮筋的条数成正比，则当把三根相同的橡皮筋并起来将木块拉到OO′处，释放木块，橡皮筋对物体所做的功为3W；(3)测得木块离开橡皮筋后做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律a＝eq \f(μmg,m)＝μg，滑行的距离s＝eq \f(v2,2a)，即s∝v2，由题作出W－s图象是过原点的直线，即W∝s∝v2，故W与v的关系是W∝v2.
A
B
C
橡皮条根数
速度
速度的平方
1
1.00
1.00
2
1.41
1.99
3
1.73
2.99
4
2.00
4.00
实验次数
1
2
3
4
…
L
v
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