7.6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系

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1、7.6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系 一．選擇題（每題6分，共42分） 1．對(duì)于橡皮筋做的功來說，直接測(cè)量是有困難的。我們可以巧妙地避開這個(gè)難題而不影響問題的解決，只需要測(cè)出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的多少倍，使用的方法是(　　) A．用同樣的力對(duì)小車做功，讓小車通過的距離依次為x、2x、3x……進(jìn)行第1次、第2次、第3次……，實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車做的功就是W、2W、3W…… B．讓小車通過相同的距離，第1次力為F，第2次力為2F、第3次為3F……實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車做的功就是W、2W、3W…… C．選用同樣的橡皮筋，在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長度保持一致，當(dāng)用1條、2條、3條…

2、…同樣的橡皮筋進(jìn)行第1次、第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功就是W、2W、3W…… D．利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量對(duì)小車的拉力F，利用直尺測(cè)量小車在力作用下移動(dòng)的距離x，便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車做的功，可控制為W、2W、3W…… 2.某研究性學(xué)習(xí)小組覺得教材中實(shí)驗(yàn)測(cè)量過程較復(fù)雜，改進(jìn)如下：如圖7－6－7所示，將教材實(shí)驗(yàn)中的木板放在桌子的邊緣，小車的前端放一小球，小車在橡皮筋作用下加速運(yùn)動(dòng)，到桌子邊緣后小車在擋板作用下停止運(yùn)動(dòng)，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，測(cè)出橡皮筋條數(shù)為1、2、3、…、n時(shí)的平拋距離x1、x2、x3、…、xn，則(　　)

3、 圖7－6－7 A．如果忽略一切摩擦，x∝n(n為橡皮筋條數(shù)) B．如果忽略一切摩擦，x2∝n(n為橡皮筋條數(shù)) C．該實(shí)驗(yàn)中小車受的摩擦力可以通過傾斜木板的方法平衡而不產(chǎn)生新的誤差 D．該實(shí)驗(yàn)中傾斜木板會(huì)產(chǎn)生誤差 3．在用圖7－6－8所示裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的是(　　) 圖7－6－8 A．通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值 B．通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值 C．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最大速度 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 4．關(guān)于

4、“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列敘述正確的是(　　) A．每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值 B．每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致 C．放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平 D．先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 5．在本實(shí)驗(yàn)中，小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用。這樣，在小車沿木板滑行的過程中，除橡皮筋對(duì)其做功以外，還有阻力做功，這樣便會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來誤差，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中想到的辦法是使木板略微傾斜。對(duì)于木板的傾斜程度，下面說法中正確的是(　　) A．木板只要稍微傾斜一下即可，沒有什么嚴(yán)格的要求 B．木板的傾斜角度在理論上應(yīng)滿足下面條件：即重力使物體沿斜面下滑的

5、分力應(yīng)等于小車受到的阻力 C．如果小車在傾斜的木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)，則木板的傾斜程度是符合要求的 D．其實(shí)木板不傾斜，問題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在誤差的 6．在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到了一條如圖7－6－7所示的紙帶，這條紙帶上的點(diǎn)兩端密，中間疏，出現(xiàn)這種情況的原因可能是(　　) 圖7－6－7 A．電源的頻率不穩(wěn)定 B．木板傾斜程度太大 C．沒有使木板傾斜或傾斜角太小 D．小車受到的阻力較大 7．在探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中作出W－v2圖象如圖7－6－8所示，符合實(shí)際的是(　　) 圖7－6－8 二．每

6、小題5分，共35分。 8．某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖7－6－9所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶上的點(diǎn)計(jì)算出。 圖7－6－9 (1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和________電源(填“交流”或“直流”)； (2)實(shí)驗(yàn)中，小車會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦阻力，則下面操作正確的是(　　) A．放開小車，能夠自由

7、下滑即可 B．放開小車，能夠勻速下滑即可 C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可 (3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是(　　) A．橡皮筋處于原長狀態(tài) B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C．小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處 D．小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線 9．“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖7－6－10所示，當(dāng)小車在兩條橡皮筋的作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W0。當(dāng)用4條、6條、8條、…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次、

8、…實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W0、3W0、4W0、…，每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。 圖7－6－10 (1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是(　　) A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為4～6 V B．實(shí)驗(yàn)中使用的若干根橡皮筋的原長可以不相等 C．每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出 D．利用每次測(cè)出的小車最大速度vmax和橡皮筋做的功W，依次作出W－vmax、W－v、W－v、W2－vmax、W3－vmax、…的圖像，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系。 (2)如圖7－6－11給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測(cè)量物

9、體最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為OA＝5.65 cm，OB＝7.12 cm，OC＝8.78 cm，OD＝10.40 cm，OE＝11.91 cm。已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vmax＝________ m/s。 圖7－6－11 10.如圖,在光滑的桌面上有一根均勻柔軟的質(zhì)量為m、長為l的繩,其繩長的1/4懸于桌面下,從繩子開始下滑至繩子剛好全部離開桌面的過程中,重力對(duì)繩子做功　　　　,繩子的重力勢(shì)能增量為　　　(桌面離地高度大于l)。? 三．計(jì)算題（23分） 11.（10） 在離地面80 m處無初速度地

10、釋放一小球,小球質(zhì)量為m=200 g,不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s2,取最高點(diǎn)所在水平面為參考平面。求: (1)在第2 s末小球的重力勢(shì)能。 (2)在第3 s內(nèi)重力所做的功和重力勢(shì)能的變化。 12. （13分） .2010年3月28日,山西臨汾王家?guī)X發(fā)生特大礦難事故,由于井下透水,153名礦工被困井下,經(jīng)廣大人員的奮力營救,被困多日的115名礦工兄弟安全升井,創(chuàng)下了世界上類似礦難的營救奇跡。設(shè)在某次營救中,工作人員用垂直升降機(jī)將被救的幾名礦工提升到井口,若井深200 m,升降機(jī)連同人員質(zhì)量為500 kg,提升降機(jī)的鋼絲繩每米質(zhì)量約為5 kg。求每次把升降機(jī)提

11、升到井口,至少要克服重力做多少功?(取g=10 m/s2) 1 ：C 2：BD 3：AC 4：(1)交流　(2)D　(3)B 5：(1)CD　(2)0.82 10.答案:mgl　-mgl 11:(1)-40 J　(2)50 J　減少50 J 12:2×106 J 解析:升井過程中,需克服升降機(jī)和鋼繩的重力做功。 W=MgH+mgh=(500×10×200+200×5×10×) J=2×106 J。 11:(1)-40 J　(2)50 J　減少50 J 解析:(1)2 s內(nèi)小球下落的

12、高度為h=gt2=×10×22 m=20 m,以最高點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)。 所以第2 s末小球的重力勢(shì)能為 Ep=-mgh=-200×10-3×10×20 J=-40 J。 (2)3 s內(nèi)小球下落的高度為 h'=gt'2=×10×32 m=45 m 第3 s內(nèi)小球下落的高度為 Δh=h'-h=(45-20) m=25 m 第3 s內(nèi)重力做的功為 WG=mgΔh=200×10-3×10×25 J=50 J 下落過程中重力做正功,重力勢(shì)能減少,減少了50 J。 12:2×106 J 解析:升井過程中,需克服升降機(jī)和鋼繩的重力做功。 W=MgH+mgh=(500×10×200+200×5×10×) J=2×106 J。