【备考2022 高考物理二轮专题复习】 力学实验题专练7 探究功与物体速度变化的关系 （含答案 ）

【备考2022 高考物理二轮专题复习】 力学实验题专练7 探究功与物体速度变化的关系 （含答案 ）

1．如图所示，小曹同学参照教材上“探究做功与物体速度变化的关系”实验的两个方案，打出如下两条纸带，但没有及时做标记。

（1）根据纸带点迹特征可判断得出：利用重物提供牵引力方案打出的纸带是____________（纸带1或纸带2）；请用一句话简要说明判断的理由__________。

（2）在用橡皮筋提供牵引力的方案实验时，对是否需要平衡摩擦力的判断，准确的是____________（单选）。

A．需要　　B．不需要　　C．都可以

2．（1）在“探究加速度与力、质量的关系”、“探究功与速度变化的关系”、“验证机械能守恒定律”三个实验中，下列器材都必须要用到的是______。

A．B． C． D．

（2）某小组做“探究小车速度随时间变化规律”的实验。将纸带穿过打点计时器时，三位同学的操作分别如图2中的①、②、③所示。你认为正确的操作应该是______（选填“①”、“②”或“③”）。操作正确后得到一条纸带如图3所示，丁同学在纸带上选取a、b、c、d、e五个计数点，并测量出它们的间距分别为 、 、、，则小车的加速度______。（已知打点计时器电源的频率为f）

3．如图所示的装置，可用于探究合外力做功与动能变化量的关系，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘，实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心间的距离s。

（1）该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车、力传感器和挡光板的总质量_______（填“需要”或“不需要”）；

（2）实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图所示，d＝_______mm；

（3）某次实验过程中，力传感器的读数为F。小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则该实验要验证的表达式是_______（根据题中给出的已知量的符号来表达）。

4．某同学为了探究合外力做功与速度变化之间的关系，准备了如图所示装置，在桌面上有一根弹簧，左端与固定在桌上的挡板拴接，右端与一个轻质木板拴接，当木板位于桌面右边沿时弹簧恰好处于原长状态。实验操作过程如下：

a.现将弹簧压缩到一定位置，将一小球放置在轻质木板中央，释放木板，小球在木板推力下沿水平桌面水平向右运动，在桌面右边沿与木板分离，之后平抛落至水平地面上，落点记为；

b.在木板左侧与挡板间均匀放置2条、3条、4条、同样的弹簧，使每次木板释放位置都一样，重复步骤a，小球落点分别记为；

c.测量相关数据，进行数据处理。

（1）若为得到做功与速度变化量关系，需要测量下列物理量中的_______（填正确答案标号）。

A．小球的质量m       B．弹簧的劲度系数k       C．弹簧形变量       D．桌面到地面的高度h

（2）将几次实验中木板对小球做功分别记为，小球抛出点到落地点的水平距离分别记为。则应以W为纵坐标、_______为横坐标作图，才能得到一条直线。

（3）由于小球与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于_______（填“偶然误差”或“系统误差”）。

5．某同学用如图甲所示的实验装置来探究绳子拉力做功与小车动能变化的关系。在水平桌面上放有一端装有定滑轮的气垫导轨，气垫导轨上固定有甲、乙两个光电门，用来测量遮光片通过光电门时的遮光时间，滑块经绕过定滑轮的轻质细绳与装有砂的砂桶连接。

（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度。

①测量时需要用图乙中的___________（填“A”或“B”）测量爪；

②测量结果如图丙所示，则遮光片的宽度为___________mm。

（2）气垫导轨没有定滑轮的一端___________（填“需要”或“不需要”）垫高来平衡摩擦力。

（3）实验中将砂和砂桶的重力当作细绳的拉力，经多次实验发现拉力做功总是___________（填“大于”“等于”或“小于”）小车动能的增量。

6．某同学用如图甲所示的装置研究“外力做功与物体速度之间的关系”实验。部分实验步骤如下：

①用天平测量小车和遮光片的总质量M；

②用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用刻度尺测量小车释放点距光电门的距离L；

③调整木板的倾角，平衡小车所受的摩擦力；调整滑轮，使细线与长木板平行；

④让小车从释放点由静止释放，用数字计时器测出遮光片通过光电门所用的时间△t，从力传感器中读出此过程中拉力的示数F。

回答下列问题：

（1）测量d时，某次游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为 _____cm；

（2）传感器、沙和沙桶的总质量m _____（选填“需要”“不需要”）远小于小车和遮光片的总质量M；

（3）小车通过光电门时的速度v＝_____（用题中的字母表示）；

（4）改变沙和沙桶的总质量，每次让小车从同一位置静止释放。某同学通过数据处理得到拉力对小车做的功WF与小车通过小电门的速度v2，作出如图所示的WF﹣v2图线，由此得到的结论是：_____。

7．（1）利用如图1所示的实验装置探究钩码重力做功与钩码、小车组成系统的速度变化关系。

①某次实验中，钩码质量m=50g，小车质量M=170g，打出的纸带如图2所示，则在该实验中_______；

A．需要补偿小车受到阻力的影响

B．长木板上方的细线要保持水平

C．因为没有满足m<<M的条件，所以不能达到实验目的

D．必须保持限位孔中心与小车的中心轴线在同一条直线上

②打计数点3时小车的动能______J （结果保留两位有效数字），已知两计数点间均有四个点未画出。

③由实验数据得到的正确判断是___________；

A．钩码重力做功与小车动能增加的大小相等

B．钩码重力做功与钩码、小车组成系统动能增加的大小相等

C．钩码、小车系统机械能守恒

D．钩码、小车重力势能的减少大于动能的增加

（2）用“双缝干涉测量光的波长”实验中，下列说法正确的是___________；

A．只减小单缝与双缝的距离，相邻两干涉条纹的间距不变

B．调节测量头使分划板的中心刻线对齐某一明（或暗）条纹的界线，并读取数据

C．只有在光屏所在位置才能接收，前后位置光屏均接收不到干涉图样

D．即使干涉条纹不在竖直方向，只要分划板刻线与条纹平行，就不会影响测量结果

8．利用如图所示装置，可以完成“研究匀变速直线运动规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“探究功与速度变化的关系”等力学实验。

（1）用图示装置完成上述三个实验中___________。

A．都需要用天平来称量小车质量

B．都需要调节滑轮高度使细线与木板平行

C．都必须平衡摩擦力

（2）图中的（a）（b）（c）分别为上述三个实验中作出的小车速度与时间、小车加速度与小车质量、合外力对小车做功与小车速度平方的关系图像，下列说法正确的是___________。

A．图（a）：v轴的截距表示打计数点“0”时的速率

B．图（b）：由图线可知小车的加速度与其质量成反比

C．图（c）：不能仅通过一条纸带上的数据就作出该图线

（3）利用图示中的实验装置，平衡摩擦力后，___________（选填“能”或“不能”）验证“机械能守恒定律”。

9．探究“合力做功与物体速度变化关系”的实验装置如图甲所示，小车在橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行．先平衡摩擦力，再用1条橡皮筋对小车做的功记为W，当用2条、3条…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）在实验准备过程中，某同学整理的实验器材如图乙所示，还缺少的两个器材是______、______．

（2）用一条纸带穿过打点计时器，该同学发现存在图丙中的两种穿法．你认为_____（选填“A”或“B”）种穿法更合理．

（3）该同学在实验过程中：

①应平衡摩擦力；

②应选长短、粗细一样的橡皮筋若干；

③每次实验都让小车从同一位置静止释放．

以上操作对“实验中每条橡皮筋做相同的功”这一要求有帮助的是________（填序号）．

10．在“探究功与速度变化的关系”实验中，某实验小组采用如图（甲）所示的装置进行实验：

(1)实验小组按正确的操作，将木板一端倾斜来平衡摩擦力，打出如上三条纸带，其中符合实验要求的是（选填纸带的字母编号）_______．

(2)下列关于橡皮筋及其做功的说法正确的是__________       ．

A．橡皮筋做功的值不需要测量

B．增加规格相同的橡皮筋条数，使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加

C．在小车运动的过程中，橡皮筋一直对其做功

D．将橡皮筋的长度拉伸为原来的两倍，橡皮筋做的功增加了两倍

(3)在操作正确的前提下，其中打出的一条纸带如图（乙）所示，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_____________部分进行测量；

(4)在某次实验中，实验小组误将木板水平放置，小车在橡皮筋作用下由静止开始运动，当小车运动到某一位置，橡皮筋恰好处于原长状态．下列说法正确的是______       ．

A．此时小车速度最大                    B．此时小车加速度最大

C．此后小车开始做匀速直线运动   D．当小车速度最大时，橡皮筋一定处于拉伸状态

参考答案：

1．     纸带2     重物提供牵引力方案中物体做加速运动，而用橡皮筋提供牵引力的方案中橡皮筋形变恢复后物体做匀速运动     A

2．     BC     ①    

3．     不需要     5.50    

4．     AD          系统误差

5．     B     5.2     不需要     大于

6．     0.960     不需要          外力对物体做的功与速度平方的变化量成正比（或者说：本实验，外力对物体做的功与速度平方成正比）

7．     AD     3.5×10-2     D     AD

8．     B     A     不能

9．     毫米刻度尺     学生电源     B     ②③

10．     B     AB     HI (HK、或IK均可)     D