题目内容

15．探究“功与物体速度变化关系”的实验如图1，图中小车是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．当用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）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和交流电源（填“交流”或“直流”）．在该装置中，影响小车运动的阻力有木板和小车间的摩擦阻力．为了平衡这些阻力的影响，可以适当垫高木板的左（填“左”或“右”）端，使木板略微倾斜．
（2）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摩擦阻力，则下面操作正确的是D．
A．轻推小车，能够匀速下滑即可      B．放开小车，小车能够下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够下滑即可D．轻推一下拖着纸带的小车，能够匀速下滑
（3）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B．

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
（4）在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用图2纸带的FJ部分进行测量（用纸带上的字母表示）．

分析 （1）打点计时器的电源应该选用交流电源，实验需要平衡摩擦力；
（2）实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动；
（3）橡皮条做功完毕，速度最大，动能最大；
（4）要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分．

解答 解：（1）打点计时器的电源应该选用交流电源，在该装置中，木板和小车间的摩擦阻力会影响小车的运动，为了平衡这些阻力的影响，可以适当垫高木板的左端，让重力的分量与摩擦力平衡，
（2）实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动，所以正确的做法是：放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，故ABC错误，D正确．
故选：D
（3）若木板水平放置，对小车受力分析可知，小车速度最大时小车受到的合力应为零，即小车受到的橡皮筋拉力与摩擦力相等，橡皮筋应处于伸长状态，小车在两个铁钉的连线的左侧，尚未到两个铁钉的连线处，故ACD错误，B正确．
故选：B
（4）要验证的是“合力做功和物体速度变化的关系”，小车的初速度为零，故需要知道做功完毕的末速度即最大速度v，此后小车做的是匀速运动，故应测纸带上的匀速运动部分，由纸带的间距可知，应该选择FJ部分．
故答案为：（1）交流；木板和小车间的摩擦阻力；左；（2）D；（3）B；（4）FJ

点评 本题涉及打点计时器的工作原理和探究功与速度变化关系实验的原理，从实验原理的角度分析即可，注意要平衡摩擦力，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习．

练习册系列答案
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5．2015年12月，国际雪联自由式滑雪空中技巧世界杯赛在我国国家体育场举行．如图所示，比赛场地由出发区AB、助滑坡BC、第一过渡区CD、跳台DE、第二过渡区EF、着陆坡FG和终点区GH组成，第一过渡区的最低点和终点区在同一水平地面上，出发区距地面的高度hB=8.4m，跳台最高点E和着陆坡最高点F离地面的高度均为h0=4.0m，着陆坡坡度为θ=37°．运动员从助滑坡顶端B由静止滑下，离开跳台在空中完成预定动作后到达F点正上方，此时速度v=4.0m/s，方向水平．若第一过渡区是半径R=42m的圆弧滑道，运动员连同滑雪板的总质量m=100kg，取重力加速度g=10m/s2，不计滑道和空气的阻力．求：

（1）运动员到达第一过渡区CD的最低点时受到的支持力FN；
（2）运动员到达F点正上方时离地面的高度h；
（3）运动员落到着陆坡时的速度大小v1．
6．左端封闭右端开口粗细均匀的倒置U形玻璃管，用水银封住两部分气体，静止时如图所示，若让管保持竖直状态做自由落体运动，则（　　）
A．气体柱Ⅰ长度减小B．气体柱Ⅱ长度不变
C．左、右管中水银柱高度差h=0D．右管中水银面将上升
3．一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图中实线所示，t=$\frac{1}{8}$s时的波形图如图中虚线所示，若波传播的速度v=8m/s，下列说法正确的是（　　）
A．这列波的周期为0.4s
B．这列波沿x轴负方向传播
C．t=0时刻质点a沿y轴负方向运动
D．从t=0时刻开始质点a经0.25s通过的路程为0.4m
E．x=2m处的质点的位移表达式为y=0.2sin4πt（m）
10．某同学为探究合力做功与物体动能改变的关系，设计了如下实验，他的操作步骤是：
①按图甲摆好实验装置，其中小车质量M=0.4kg，钩码总质量m=0.1kg．
②先接通打点计时器的电源（电源频率f=50Hz），然后释放小车，打出一条纸带．
（1）经过多次重复实验，他从打出的多条纸带中选出一条打点清晰的，如图乙所示．把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相连计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.041m，d2=0.055m，d3=0.167m，d4=0.255m，d5=0.360m…他把钩码重量（当地重力加速度g=9.8m/s2）作为选出所受合力，算出0点到第4个计数点合力做功W=0.251J，打下第4个计数点时小车动能EK=0.186J．（结果保留三位有效数字）
（2）此次实验探究的结果，他未能得到“合力对物体做的功等于物体动能的变化”，且误差很大，主要原因有钩码质量没有远小于小车质量．（只需答一条）
20．下面有关浸润和不浸润的说法中正确的是（　　）
A．浸润和不浸润现象是分子力作用的表现
B．不浸润的液体与管壁的附着层内，液体分子之间表现为引力，有收缩的趋势，液面向上凸起
C．毛细现象跟浸润和不浸润现象无关
D．液体与某种固体是否浸润与固体的性质无关，液体将始终表现为浸润或不浸润现象
E．用不能被水浸润的材料制作酱油瓶，在向外倾倒酱油时不易外洒
7．某一位于x=0处的波源从平衡位置沿y轴正方向开始做简谐运动，该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，已知波源振动周期为T，波速为v．关于在x=$\frac{5vT}{2}$处的质点P，下列说法正确的是（　　）
A．质点P振动周期为T，速度的最大值为v
B．若某时刻质点P的振动方向沿y轴负方向，则该时刻波源振动方向沿y轴正方向
C．质点P开始振动的方向沿y轴正方向
D．当P开始振动后，若某时刻波源在波峰，则此时P质点的加速度一定最大且方向沿y轴正方向
E．若某时刻波源在波谷，则质点P也一定在波谷
4．某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连，弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图（a）所示．向左推小球，使弹黄压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．
回答下列问题：
（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等．已知重力加速度大小为g．为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的ABC     （填正确答案标号）．
A．小球的质量m                 B．小球抛出点到落地点的水平距离s
C．桌面到地面的高度h           D．弹簧的压缩量△x      E．弹簧原长l0
（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$．
（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s-△x图线．从理论上可推出，如果h不变．m增加，s-△x图线的斜率会减小（填“增大”、“减小”或“不变”）：如果m不变，h增加，s-△x图线的斜率会增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．由图（b） 中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与△x的二次方成正比．
5．关于万有引力定律的建立，下列说法中正确的是（　　）
A．卡文迪许仅根据牛顿第三定律推出了行星与太阳间引力大小跟行星与太阳间距离的平方成反比的关系
B．“月-地检验”表明物体在地球上受到地球对它的引力是它在月球上受到月球对它的引力的60倍
C．“月-地检验”表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵从同样的规律
D．引力常量 G的大小是牛顿根据大量实验数据得出的

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