题目内容

2．某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图1所示．

（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”）
（2）实验主要步骤如下：
①实验时，为使小车所受合力等于橡皮筋的拉力，在未连接橡皮筋前木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，启动电源，轻推小车，得到的纸带应该是乙（填甲、乙）（如图2）
②小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，沿木板运动，此过程橡皮筋对小车做的功为W
③再分别改用完全相同的2条、3条…橡皮筋作用于小车，每次由静止释放小车时橡皮筋的伸长量都相同（填写相应实验条件），使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W…
④分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3…．图3是实验中打出的一条纸带，为了测量小车获得的最大速度，应选用纸带的GK部分进行测量
⑤作出W-v图象，则符合实际的图象是D．（如图4）
（3）若该小组实验时遗忘了上述步骤①操作的情况下也完成了整个实验，那么当小车速度最大时，橡皮筋处于伸长状态．（填“伸长”或“原长”）

分析 （1）打点计时器使用交流电源．
（2）平衡摩擦力后，启动电源，轻推小车，小车做匀速直线运动．橡皮条拉力是变力，采用倍增法增加功，故橡皮条的伸长量应该相同．当小车达到最大速度时，做匀速直线运动．根据W与v的关系确定正确的图线．
（3）若未平衡摩擦力，小车速度达到最大时，弹力与摩擦力相等．

解答 解：（1）打点计时器使用交流电源．
（2）①平衡摩擦力后，小车应做匀速运动，所以纸带应该是图乙；
③橡皮条拉力是变力，采用倍增法增加功；
即使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，这时橡皮筋对小车做的功为W；
再用完全相同的2条、3条…橡皮筋作用于小车，每次由静止释放小车时橡皮筋的伸长量都相同，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W…
④当小车达到最大速度后，做匀速直线运动，根据纸带的GK段测量最大速度．
⑤功与速度的平方相对应，所以图象应为D．
（3）若该小组实验时遗忘了上述步骤①操作的情况下也完成了整个实验，那么当小车速度最大时，弹力和摩擦力相等，弹簧处于伸长状态．
故答案为：（1）交流，（2）乙，伸长量都相同，GK，D，（3）伸长

点评 本题以探究做功和速度关系为实验命题背景考查学生对实验数据的处理和对结论的分析和评价能力，本题采用倍增法增加橡皮条的功，巧妙解决了变力做功的测量困难，注意要平衡摩擦力．

练习册系列答案
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16．如图所示，为物体运动的v一t图线，物体在6s时间内的运动方向正向，总位移为36m，在第4s末的速度为6m/s，全程的平均速度为6．
13．如图所示电路中，Rt为金属热电阻，R1、R2为定值电阻，若温度升高，则（　　）
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10．下列关于地磁场的描述中正确的是（　　）
A．赤道上空的磁感线由北指向南
B．地球南、北极的磁感线和海平面平行
C．指南针总是指向南北，是因为受到地磁场的作用
D．观察发现地磁场的南北极和地理上的南北极重合
17．为验证“拉力做功与物体动能改变的关系”，某同学到实验室找到下列器材：长木板（一端带定滑轮）、电磁打点计时器、质量为200g的小车、质量分别为10g、30g和50g的钩码、细线、学生电源（有“直流”和“交流”档）．该同学进行下列操作
A．组装实验装置，如图a所示
B．将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车
C．选用50g的钩码挂在拉线的挂钩P上
D．释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带
E．在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带，如图b所示
F．进行数据采集与处理    
请你完成下列问题：

（1）进行实验时，学生电源应选择用交流档（选填“直流”或“交流”）．
（2）该同学将纸带上打的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6（相邻两个计数点间还有四个点未画），各计数点间的时间间隔为0.1s，如图b所示．该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图b上．则在打计数点4时，小车的速度大小为0.58m/s；如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为5.9×10-2J，小车的动能增量为3.4×10-2J．（取重力加速度g=9.8m/s2，结果均保留两位有效数字） 
（3）由（2）中数据发现，该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论，且对其他的点（如2、3、5点）进行计算的结果与“4”计数点相似．你认为产生这种实验结果的主要原因有（写出两条即可） 
①小车的质量不满足远大于钩码质量；
②没有平衡摩擦力．
7．质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t=0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t=t1时刻F的功率是（　　）
A．FmB．$\frac{2F}{m}$t1C．$\frac{{F}^{2}}{m}$t1D．$\frac{{F}^{2}}{2m}$t1
14．（1）在探究“功与速度变化的关系”实验中，如图1所示为某次实验所获得的打点纸带，应该选用图中A、B、C、D、E中的E点的速度最能符合实验要求．

（2）某同学用如图2所示的实验装置探究功与速度变化的关系．实验步骤如下：
a．安装好实验器材．
b．接通电源后，让拖着纸带的小车在橡皮筋的作用下沿平板斜面向下弹出，沿木板滑行．在纸带上选择合适的点距确定小车的速度v1．
c、换用2条、3条…同样的橡皮筋重复几次（每次都从同一初始位置释放小车），分别求出小车的速度v2、v3…．
d．通过实验数据分析，该同学得出功与速度变化的关系．
实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、橡皮筋、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有A和C．（填选项代号）
A、电压合适的50Hz的交流电源　　　　B、电压可调的直流电源
C、刻度尺　　　　　　　D、秒表　　　　　　　　　E、天平　　　　　　　　F、重．
11．用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，有输出电压为6V、频率为50Hz的交流电和输出电压为6V的直流电两种．质量为0.300kg的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．（g=9.8m/s2）
下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到输出电压为6V的直流电上；
C．松开手释放纸带，然后接通电源开关，打出一条纸带；
D．更换纸带重做几次，选择清晰的纸带进行测量；
E．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
（1）指出其中操作不当的两个步骤，将其对应的字母序号填在右边的横线处B：打点计时器应该使用交流电；C：应该先通电再释放纸带．
（2）实验中得到如图乙所示的纸带，根据纸带可计算得知，重锤从B点到D点过程中重力势能减少量等于0.271J．（结果保留三位有效数字）
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤动能的增加量，其原因主要是实验过程中存在摩擦阻力．
12．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用．下面列举的四种器件中，在工作时利用了电磁感应现象的是（　　）
A．回旋加速器B．变压器C．质谱仪D．速度选择器

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