2021高考物理实验复习过关检测题14—探究功与物体速度变化的关系

2021年高考物理实验复习考点过关检测题
14 探究功与物体速度变化的关系
1．若用如图装置进行“探究做功与速度变化关系”的实验，下列说法正确的是_______。

A．每次实验必须算出橡皮筋对小车做功的具体值
B．每次实验橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
D．纸带上打出的点两端密，中间疏，可能是木板倾角太大
2．某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。

打点计时器的工作频率为50Hz。

(1)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条……，合并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车。

把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1，……：橡皮筋对小车做功后使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。

根据第四次的纸带（如图所示）求得小车获得的速度为_______m/s。

(2)若根据多次测量数据画出的W−v图象如下图所示，根据图线形状，可知W与v的关系符合实际的是图_______
3．某实验小组采用如图甲所示的装置来探究“功与速度变化的关系”。

实验中，带有定滑轮的长木板固定在桌面上，在长木板的另一端固定打点计时器，小车碰到砝码和砝码盘尚未到达地面。

现通过改变小车位移来改变小车受到的合外力做功，靠近打点计时器的位置，接通电源，从静止开始释放小车，得到一条纸带。

(1)该实验方案中实验装置安装好后，在测量前_____________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；实验中_____________（填“需要”或“不需要”）满足砝码和砝码盘总质量远小于小车质量。

(2)图乙是实验中得到的一条纸带，点O为纸带上的起始点，A、B、C是纸带的三个计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到O的距离，如图乙所示，已知所用交变电源的频率为50Hz，则打B点时刻小车的瞬时速度v B=___________m/s（结果保留两位有效数字）
(3)实验中，该小组同学画出小车位移x与速度v的关系图像如图丙所示，若仅根据该图形状，某同学对W 与v的关系作出的猜想，肯定不正确的是____________。

A．W∝v B．W∝v2C．W
1
v
∝D．W∝v3
4．在课外兴趣小组实验时，某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，操作步骤如下：
（a ）小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平粗糙桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为1M ；
（b ）在钉子上分别套上2条、3条4条…同样的橡橡皮筋钉子皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，
重复步骤a ，小物块落点分别记为2M ，3M ，4M ……；
（c ）测量相关数据，进行数据处理。

(1)为求出小物块从桌面抛出时的动能，需要测量下列物理量中的____（填正确答案标号）。

A ．小物块的质量m
B ．橡皮筋的原长x
C ．橡皮筋的伸长量x
D ．桌面到地面的高度h
E ．小物块抛出点到落地点的水平距离L
(2)将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为1W 、2W 、3W ……，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为1L 、2L 、3L ……。

若功与速度的平方成正相关，则应以2L 为纵坐标、W 为横坐标作图，得到的图线是____________。

(3)根据画出的图像_________（填“能”或“不能”）说明动能的增量与合力做功的关系。

5．如果用“探究加速度与力、质量的关系”实验装置来探究¨做功与速度变化关系”实验。

①实验中得到如图所示的一条纸带，打点计时器（频率50Hz ）在打B 点时的速度大小为_______m/s （保留两位小数）。

②以O点为起点，为探究做功W与系统速度v变化的关系，在实验操作正确的情况下该同学尝试画了下列W-v2的关系图，则可能正确的是_______。

A．B．C．D．
6．某同学用如图所示的装置做“探究做功和物体动能变化的关系”的实验，所用小车的质量m＝0.25 kg，打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz。

(1)下列说法中正确的是_______
A．平衡摩擦力时，应把橡皮筋挂在小车上，使小车能在木板上匀速滑动
B．实验时应先接通电源，再释放小车
C．实验中在每次增加橡皮筋的条数时应使连入铁钉间的橡皮筋形变程度相同，并使小车每次都从同一位置释放
D．在通过纸带求速度时，应在纸带上选出一段清晰的点迹求出平均速度即可
(2)正确平衡好摩擦力进行实验时，在橡皮筋弹力作用下，合力对小车所做的功________（填“大于”“小于”或“等于”）橡皮筋弹力所做的功；若第一、三次分别用一条、三条并在一起的相同橡皮筋做实验，且两次橡皮筋的伸长相同，则第三次实验中橡皮筋对小车做的功是第一次实验的________倍。

(3)下图是该同学在正确实验过程中得到的一条纸带，相邻的两个读数点间还有一个点没有画出来，A、B、
C、D、E、F各点到O点的距离分别为：1.87 cm、4.79 cm、8.91 cm、16.92 cm、25.83 cm、34.74 cm，则由纸带可知本次实验中橡皮筋对小车做的功是________J。

7．在实验室中，甲同学用图1做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验，乙同学用图2做“探究加速度与合外力与质量的关系”的实验．
（1）下图实验器材中，甲、乙同学都要用到的有________；
A．B．C．D．
（2）关于甲、乙两同学的实验，下列说法正确的是_________（填选项前的字母）。

A．甲、乙同学每次必须都要从同一位置由静止释放小车
B．甲、乙同学都需要先平衡摩擦力
C．甲、乙同学可以利用纸带上任意两计时点的距离求所需速度
D．乙同学可以直接用
F
a
m
计算加速度的数值
（3）右图是乙同学实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为_______m/s（保留三位有效数字）。

（4）丙同学用左图做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验实验中，两个相同的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放重物．小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，如右图所示．实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力．调整好实验装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是1x和2x，则两车的加速度之
比为__________。

8．某学习小组做“探究合力的功和物体速度变化关系”的实验，如图所示，小车在一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W。

当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）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，则下列操作正确的是_______。

A．放开小车，能够自由下滑即可
B．放开小车，能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
（2）在正确平衡摩擦阻力后，小车在橡皮筋拉动下运动，下列说法正确的是______。

A．每条橡皮筋做的功都能测定出来
B．当用2条、3条、……完全相同的橡皮筋并在一起拉动小车时，不需要测出每条橡皮筋做的功，只需使每次实验中橡皮筋伸长的长度一致，记下橡皮筋的条数
C．小车在橡皮筋拉动下，做匀变速运动
（3）在正确操作的情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车最后获得的速度，应选用纸带的______部分进行测量（根据下面所示的纸带回答）。

9．某实验小组用如图1所示的实验装置“探究功与速度变化的关系”．
(1)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力．现把长木板右端垫高，在不挂钩码且打点计时器打点的情况下，轻推一下小车，若获得了如___________(选填“图2”或“图3”)所示的纸带，表明已平衡了摩擦力和其他阻力．
(2)挂上质量为m的钩码，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．在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知打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4所示．
实验中，钩码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点到打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=___________．
(3)以W为纵坐标，v2为横坐标，利用实验数据作出如图5所示的W—v2图像．通过图像可以得到的结论是______________________．
10．探究外力做功与物体动能变化关系的实验装置如图甲所示，根据实验中力传感器示数和纸带的测量数据等可分别求得外力对小车做的功和小车动能的变化。

(1)关于实验，下列说法正确的是_____。

A ．实验中要始终满足钩码的质量远小于小车的质量
B ．调整滑轮高度，使连接小车的细线与木板平行
C ．改变钩码或小车的质量时必须重新平衡摩擦力
(2)图乙是某次实验时打出的一条纸带，把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个计时点未画出，用刻度尺测得各计数点到0点的距离分别为10.88cm d =，2 3.50cm d =，37.88cm d =，414.01cm d =，521.88cm d =，631.49cm d =……已知小车质量为200g ，本次实验中力传感器的示数为0.35N ，打点计时器所用交流电的频率为50Hz 。

则打点计时器从打点“0”到打点“5”过程中，外力对小车做的功W =_____J ，小车的动能变化k E ∆=_____J （结果均保留三位有效数字）。

在不同次实验中测得多组外力做功W 和对应的动能变化k E ∆数据，作出k W E -∆图像如图丙所示，图线不经过坐标原点的原因是_____。

11．在“探究功与速度变化的关系”实验中，第一次使小车在橡皮筋的作用下被弹出，第二次、第三次、……操作时分别改用2根、3根、……同样的橡皮筋将小车弹出，测出小车被弹出后的速度，能够找到牵引力对小车做的功与小车速度的关系。

(1)在本实验中，下列做法正确的是______
A ．实验中需要平衡摩擦阻力
B ．需要测量小车的质量
C ．需要测量每根橡皮筋对小车做功的数值
D ．每次都要从同一位置由静止释放小车
(2)若用W 表示牵引力对小车做的功，v 表示小车被弹出后所获得的速度，则两者间的关系是________；
A．W∝v B．W∝v2C．W D．W∝1 v
(3)在本实验中，打点计时器使用的频率为50Hz，某同学打出的一段纸带如图所示，则小车匀速运动时的速度大小为________m/s。

（计算结果保留3位有效数字）
12．某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。

打点计时器的工作频率为50Hz。

（1）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
（2）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力对小车做的功
D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
（3）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条…合并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放。

把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1…橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。

根据第四次的纸带（如图所示）求得小车获得的速度为____m/s。

（保留三位有效数字）
（4）若根据多次测量数据画出的W－v图象如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系符合实际的是图_______。

13．某同学为探究小车动能变化与合外力做功的关系，设计了如图1所示的实验装置。

一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，用细绳绕过定滑轮及轻质动滑轮将小车与测力传感器连起来。

实验时，改变悬挂的钩码个数进行多次测量，记录测力传感器的示数F，并利用纸带计算出小车对应的速度。

(1)实验中为使细绳对小车的拉力为小车受到的合外力，下列的做法正确的是_______。

A．钩码的质量要远小于小车质量
B．实验过程中，小车和长木板右端定滑轮间的细绳与长木板始终保持平行
C．小车不连细绳时，反复调整木板倾角，直到纸带上打下的点分布均匀
(2)实验小组按照规范操作打出的纸带如图2所示，已知相邻计数点a、b、c、d间的时间间隔为T，间距分别为s1、s2、s3，测力传感器的示数为F，小车质量为M，以小车为研究对象，那么从b到c过程中细绳拉力对小车做的功W=___________，小车动能的变化量ΔE K=________。

(3)按正确操作，使细绳对小车的拉力为小车的合外力，保证小车的质量M不变，在钩码个数不同的情况下，计算出不同纸带上打任意两点AB时小车的速度v A、v B，算出Δv2（Δv2=v B2-v A2），根据实验数据绘出Δv2与外力对小车在AB两点间运动所做的功W（W=Fs AB）的关系图像，下列图像中最符合本实验实际情况的是________；若图像的斜率为k，则小车的质量M=_________。

A ．
B ．
C ．
D ．
参考答案
1．C
2．2m/s C
3．不需要 不需要 0.40m/s AC
4．ADE A 能
5．0.85 D
6．BC 等于 3 0.62
7．AD B 0.653 x 1：x 2
8．D B FI
9．图3 mgx 2 312x x T
- 外力对物体所做的功和速度的二次方成正比 10．B 0.0766 0.0764 平衡摩擦力不足
11．AD B 1.40
12．B CD 2.00 C
13．BC Fs 2 2223121222s s s s M T T ⎡⎤++⎛⎫⎛⎫-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦ A 2k。