高一物理第七章第六节知能优化演练

高一物理第七章第六节知能优化演练

一、单项选择题 ‎1．(2013·杭州学军中学高一月考)关于“探究功与速度变化的关系”实验，下列叙述正确的是(　　)‎ A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 C．放小车的长木板应该尽量使其水平 D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 解析：选D.本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A错误；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B错误；小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错误；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确．‎ ‎2．在“探究功与速度变化的关系”实验中，得到如图所示四条纸带，应选用(　　)‎ 解析：选C.小车在橡皮筋作用下加速运动，当橡皮筋脱落后做匀速运动．C纸带较合理．‎ 二、多项选择题 ‎3．在“探究功与速度变化的关系”实验中，小车在运动中会受到阻力作用．这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法中正确的是(　　)‎ A．木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求 B．木板的倾斜角度在理论上应满足下面条件：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力 C．如果小车在木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的 D．其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的 解析：选BC.平衡摩擦力常用垫高长木板固定打点计时器的一端的方法．若小车可在长木板上做匀速运动，则表明重力沿斜面向下的分力正好平衡摩擦力，B、C正确．‎ ‎4．(2013·辽宁大连高一考试)在用如图所示装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，下列说法正确的是(　　)‎ A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度 解析：选AC.实验通过增加橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的功成倍增加，故A正确，B错误；小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕的情形，故C正确，D错误．‎ ‎☆5.如图所示，与小车相连足够长的且穿过打点计时器的一条纸带上的间距明显不均匀，‎ 右端间距小，左端间距大，下面的分析和判断正确的是(　　)‎ A．若左端与小车相连，可能平衡摩擦力时，木板倾斜度太大 B．若右端与小车相连，可能平衡摩擦力时，木板倾斜度太大 C．若左端与小车相连，可能小车有一定的初速度，实验前忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力 D．若右端与小车相连，可能小车运动前忘记或没有完全平衡摩擦力 解析：选BC.若纸带左端与小车相连，从纸带间距可以判断小车做减速运动，小车有一定初速度，减速原因可能是忘记或没有完全平衡摩擦力，C正确，A错误．若纸带右端与小车相连，小车一直做加速运动，说明可能平衡摩擦力时，倾角太大，B正确，D错误．‎ 三、非选择题 ‎6．(2013·河南名校二联)在探究功与物体速度变化的关系实验中 ‎(1)实验装置：如图．配套器材：长木板，橡皮筋(若干)，小车，打点计时器(带纸带、复写纸等)等．‎ ‎(2)实验思想方法：________.历史上，库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律．当然，恒力做功时同样适用．‎ ‎(3)实验操作的技巧：小车运动中会受到阻力，可以采用________的方法进行补偿．‎ ‎(4)纸带处理：观察打点的纸带上点间间隔是先增大，后减小．不均匀(不是匀加速)，应采用小车________来计算速度．‎ ‎(5)数据处理方法：图象法．作出功－速度(Wv)曲线，分析这条曲线，得出功与速度变化的定量关系．‎ 答案：(2)倍增法　(3)平衡摩擦力　(4)做匀速运动那一段的点距 ‎7．(2013·淮南一中高一检测)某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图甲所示的实验．将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器．先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方．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，得到的纸带如图乙所示．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＝0.12 m/s，vB＝0.17 m/s，vC＝0.21 m/s.‎ 根据以上数据你能否大致判断W∝v2?‎ 解析：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的过程中，重力对重物所做的功为2W，由O到C的过程中，重力对重物所做的功为3W.‎ 由计算可知，v＝1.44×10－2 m2/s2‎ v＝2.89×10－2 m2/s2‎ v＝4.41×10－2 m2/s2‎ ≈2，≈3‎ 即v≈2v，v≈3v 由以上数据可以判断W∝v2是正确的，也可以根据Wv2的曲线来判断(如图所示)．‎ 答案：见解析 ‎8．(2013·广州高一检测)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲的实验装置．‎ ‎(1)实验时为了保证小车受到的合外力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，在沙和沙桶的总质量m与小车的质量M的关系必须满足m≪M的同时，实验时首先要做的步骤是________．‎ ‎(2)如图乙为实验中打出的一条纸带，选取纸带中的A、B两点来探究恒力做功与动能改变的关系，测出A、B两点间距l和速度大小vA、vB.已知沙和沙桶的总质量m，小车的质量M，重力加速度g.则本实验要验证的数学表达式为________．(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)‎ 解析：(1)小车受到自身重力、木板支持力、细绳拉力及木板摩擦力等力的作用，实验要求保证小车受到的合外力与沙和沙桶的总重力基本相等，而细绳上的拉力小于沙和沙桶的总重力，那就必须将木板的摩擦力排除，因此，实验时必须先平衡摩擦力．‎ ‎(2)A、B两点间距l表示小车在细绳拉力作用下运动的位移，细绳拉力近似等于沙和沙桶的总重力，该过程中合外力对小车做的总功为W＝mgl，小车在A、B两点的速度大小为vA、vB，小车在该过程中的动能变化量为ΔEk＝Mv－Mv.因此，该实验只要验证mgl＝Mv－Mv成立，就验证了恒力做功与动能改变的关系结论．‎ 答案：(1)平衡摩擦力 ‎(2)mgl＝M(v－v)‎ ‎9．在“探究恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中．‎ ‎(1)某同学的实验设计方案如图所示，该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，实验在安装正确、操作规范的前提下(已平衡摩擦力)进行，还需要满足的条件是：____________________________.‎ ‎(2)实验中，除位移、速度外，还要测出的物理量有：______________________________.‎ ‎(3)在上述实验中，打点计时器使用的交流电频率为50 Hz.某同学平衡摩擦力时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.(计算结果保留三位有效数字)‎  解析：(1)实验时应保证小车的质量远大于钩码的质量．因为当小车质量远大于钩码质量时，可认为小车所受拉力F的大小等于钩码重力．‎ ‎(2)小车用细绳跨过滑轮与钩码连接，使小车在钩码的拉动下在木板上做由静止开始的匀加速运动，通过纸带信息，测出钩码下落的高度(小车的位移)及小车对应的速度，计算出拉力所做的功及小车具有的动能，分析比较，即可得出拉力做功与小车动能改变的关系．要求拉力的功和动能还需要测钩码和小车的质量．‎ ‎(3)小车先加速后匀速运动，匀速运动的速度可由DE段求得．‎ v＝＝ m/s＝1.40 m/s.‎ 答案：(1)钩码的质量远小于小车的质量 ‎(2)钩码和小车的质量　(3)1.40‎ ‎10．为了探究物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图甲所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器交变电流频率为50 Hz)：‎ ‎(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？‎ ‎(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起来进行第一次、第二次、第三次…实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度应保持一致，我们把第一次实验时橡皮筋对小车做的功记为W0.‎ ‎(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图乙所示是第一至四次实验打出的4条纸带．‎ ‎(4)试根据(2)、(3)项中的信息，填写下表.‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 橡皮筋对小车做功 ‎1W0‎ ‎2W0‎ 小车速度v/(m·s－1)‎ v2/(m2·s－2)‎ 从表中数据可得出的结论：________________________________________________________________________.‎ 答案：(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车拖着纸带能在木板上缓慢匀速下滑 ‎(4)分析图乙数据可得数据如下.‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 橡皮筋对小车做功 ‎1W0‎ ‎2W0‎ ‎3W0‎ ‎4W0‎ 小车速度v/(m·s－1)‎ ‎1.0‎ ‎1.415‎ ‎1.73‎ ‎2.0‎ v2/(m2·s－2)‎ ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ 结论：橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比