物理必修26.实验：探究功与速度变化的关系课后练习题

这是一份物理必修26.实验：探究功与速度变化的关系课后练习题，共6页。

基础夯实
1．对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的．我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是( )
A．用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为s、2s、3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……
B．让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……
C．选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W……
D．利用弹簧称测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……
答案：C
解析：实际操作第一次用一根橡皮筋，以后各次分别用2根、3根、…且每次拉到同样的长度，即能得到W、2W、3W、…的功．
2．在探究功与物体速度变化的关系实验中作出W－v图象如图所示，哪一个是符合实际的( )
答案：C
3．(湖北省部分重点中学09～10学年下学期期中)某实验小组采用如图所示装置探究橡皮筋弹力功与速度的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．实验中木板略微倾斜，这样做( )
A．是为了使释放小车后，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
答案：CD
4．如图所示为探究力对物体做功与速度的关系的装置图，在实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变，这样每次皮筋( )
A．做的功一样
B．每条橡皮筋产生的弹性势能相同
C．产生的动能相同
D．产生的重力势能相同
答案：B
解析：实验中每次橡皮筋的条数不同，所以对小车做的功不同，小车产生的动能不同，所以B项正确．
5．某同学利用图(甲)探究力对物体做的功与物体速度的关系，得到了下表的数据：
(注：每条橡皮筋拉长的长度都一样)
(1)由表可得出定性结论：___________________________________________________.
(2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W0，大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度v的图象．(画在图(乙)中)
(3)由图大致可判断出W与v的关系是_________________________________________．
(4)填写下表的空白部分
答案：(1)定性结论：橡皮筋做的功与小车获得的速度有关，并且做功越大，小车获得的速度越大．
(2)W与v关系的图象为抛物线，如图所示．
(3)可能W∝v2.
(4)如下表.
解析：每条橡皮筋拉长的长度都一样，一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功可为W0，则做功与拉长橡皮筋条数成正比，第2、3、4、5次拉长橡皮筋做功应分别为3W0、4W0、5W0、7W0.
能力提升
1．通过第4、5节的学习，我们知道，重力势能的变化与重力做功密切相关，弹性势能的变化与弹力做功密切相关．那么，请你猜测动能的变化与什么力做功密切相关呢？( )
A．动力 B．阻力
C．合外力 D．不能确定
答案：C
解析：物体动能的变化与它的速度的变化是密切相关的，而物体速度的变化又与加速度和时间有关，加速度的大小是取决于物体所受的合外力的，所以可以猜测，动能的变化应该与合外力做的功密切相关．
2．如图所示为探究功与速度变化的关系实验中获得的一条纸带，小车的运动情况可描述为：A、B之间为________运动；C、D之间为________运动，应选________段来计算小车的速度v.
答案：加速 匀速直线 CD
解析：纸带上的数据反映了小车的运动情况，由A到B之间可以看出，相邻两点间的位移越来越大，说明由A到B这一段时间内小车所做的运动为加速运动，而C、D之间各时间间隔内的位移相等，故C、D之间小车的运动可看成匀速直线运动．
3．为了探究功与物体速度变化的关系，某同学做了如下实验，他让滑块在某一水平面上滑行，利用速度采集器获取其初速度v，并测量出不同初速度的最大滑行距离x，得到下表所示几组数据：
(1)一同学根据表中数据，作出x－v图象如图甲所示．观察该图象，该同学作出如下推理：根据x－v图象大致是一条抛物线，可以猜想，x可能与v2成正比．请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想．
(2)根据你所作的图象，你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是________．
答案：(1)见解析图 (2)x∝v2
解析：(1)做出x－v2图线如图所示
(2)由图可以看出，滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2成正比．即x∝v2.
4．某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图所示的实验．将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或打点计时器．先用手提着纸带，使重物靠近计时器静止．然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点．得到的纸带如图所示，O点为计时器打下的第1个点，该同学对数据进行了下列处理；取OA＝AB＝BC，并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为vA＝0.12m/s，vB＝0.17m/s，vC＝0.21m/s.
根据以上数据你能否大致判断W∝v2?
答案：设由O到A的过程中，重力对重物所做的功为W，那么由O到B过程中，重力对重物所做的功为2W.由O到C 过程中，重力对重物所做的功为3W.
由计算可知，
veq \\al(2,A)＝1.44×10－2m2/s2，veq \\al(2,B)＝2.89×10－2m2/s2，
veq \\al(2,C)＝4.41×10－2m2/s2，eq \f(v\\al(2,B),v\\al(2,A))≈2，eq \f(v\\al(2,C),v\\al(2,A))≈3，
即veq \\al(2,B)≈2veq \\al(2,A)，veq \\al(2,C)≈3veq \\al(2,A)
由以上数据可以判定W∝v2是正确的，也可以根据W－v2的图线来判断(如图所示)．
实验次数
1
2
3
4
5
橡皮筋条数
1
3
4
5
7
小车速度
v/(m·s－1)
0.71
1.23
1.42
1.58
1.71
实验次数
1
2
3
4
5
橡皮筋做功
W
v/(m2·s－2)
W与v的关系
实验次数
1
2
3
4
5
橡皮筋做功
W
3W
4W
5W
7W
v/(m2·s－2)
0.50
1.50
2.00
2.50
3.50
W与v的关系
W∝v2
数据组
1
2
3
4
5
6
v/(m·s－1)
0
0.16
0.19
0.24
0.30
0.49
x/m
0
0.045
0.075
0.111
0.163
0.442