题目内容


某同学做探究合力做的功和物体速度变化的关系的实验装置如图1所示,小车在橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行.用1条橡皮筋时对小车做的功记为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,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)木板水平放置,小车在橡皮筋作用下运动,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.橡皮筋仍处于伸长状态

B.橡皮筋恰好恢复原长

C.小车紧靠着打点计时器

D.小车已超过两个铁钉的连线

(2)如图2所示是某次操作正确的情况下,在频率为50Hz的电源下打点计时器记录的一条纸带,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的F~I(填“A~F”或“F~I”)部分进行测量,速度大小为0.76m/s.

(3)通过以上实验的正确操作和正确处理数据,应该得出合力做的功和物体速度变化的正确关系是W∝v2(用关系式表达)


考点:  探究功与速度变化的关系.

专题:  实验题.

分析:  (1)平衡摩擦力后,橡皮筋的拉力等于合力,橡皮条做功完毕,小车的速度最大,若不进行平衡摩擦力操作,则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时,速度最大.(2)据小车的运动判断点的情况;(3)据动能定理判断即可.

解答:  解:(1)平衡摩擦力后,橡皮筋的拉力等于合力,橡皮条做功完毕,小车的速度最大,若不进行平衡摩擦力操作,则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时,速度最大,本题中木板水平放置,显然没有进行平衡摩擦力的操作,因此当小车的速度最大时,橡皮筋仍处于伸长状态,故ACD错误,B正确.

故选:B

(2)纸带在橡皮条的作用下做加速运动,橡皮条做功完毕,则速度达到最大,此后做匀速运动,因此匀速时的速度即为该过程中的最大速度,故为了测量小车获得的速度,应选用纸带的点距均匀部分测量,即F~I;所以速度为:v=m/s=0.76m/s

(3)由动能定理可知,合外力做的功应等于物体动能的变化量,所以W与v2成正比,即W∝v2,

故答案为:(1)B;(2)F~I; 0.76;(3)W∝v2.

点评:  本题关键是结合探究功与速度变化关系的实验原理进行分析,如本实验中,明确小车的运动情况,先加速,再匀速,橡皮条做功完毕,速度最大,做匀速运动,故需要测量匀速阶段的速度.


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