17-18版 第5章 实验7 课后限时训练21

课后限时训练(二十一)

(建议用时：40分钟)

1．如图6所示，某组同学在做“探究功与速度变化的关系”实验时，他们将轨道的一端垫得很高，并让小车从图示位置由静止释放．请指出其中的两处错误(或不妥)：(1)________________________；(2)________________________．

图6

【解析】释放小车时离打点计时器太远，会使纸带上打出点太少．电磁打点计时器应接4～6 V交流电．

【答案】(1)释放小车时离打点计时器太远(2)用了学生电源的稳压挡2．(2016·东阳学考模拟)用如图7所示的装置做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验时，下列说法正确的是________．

图7

A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动

B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样

C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值

D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值

E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源

F．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

G．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

ABCF[当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，重力沿长木板方

向的分力大小等于摩擦力，即在实验中可消除摩擦力的影响，A正确；由实验原理可知，B、C正确，D错误；使用打点计时器时都必须先接通电源再释放小车，E错误；橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加，此动能应为小车获得的最大动能，所以用打点计时器打下的纸带测定的是小车的最大速度，F正确，G错误．] 3．某学习小组做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验如图8所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，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(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根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算．

图8

(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________(选填“交流”或“直流”)电源．

(2)实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则下面操作正确的是()

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

(3)在正确操作的情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量(根据如图9所示的纸带回答)．

图9

【解析】(1)打点计时器使用的是交流电源．

(2)平衡摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器，放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可，D正确．

(3)从纸带上看，纸带的GJ段打点比较均匀，所以应选用纸带的GJ段进行

测量．

【答案】(1)交流(2)D(3)GJ

4．(2017·乐清模拟)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器来探究做功与物体速度变化的关系．如图10所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小．小车中可以放置砝码．

图10

(1)实验主要步骤如下：

①测量________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需装置．

②将小车停在C点，接通电源，________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度．

③在小车中增加砝码，或________，重复②的操作．

(2)如表所示是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|v22－v21|是两个速度传感器所记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE k，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的ΔE k3＝________J，W3＝________ J．(结果保留三位有效数字)

数据记录表

(3)k

图11

【解析】 (2)ΔE k3＝12M |v 21－v 22|＝12×0.500×2.40 J ＝0.600 J

W 3＝F 3·L AB ＝1.220×0.500 J ＝0.610 J.

(3)如图所示

【答案】 (1)①小车 ②然后释放小车 ③减少砝码 (2)0.600 0.610

(3)见解析图

5．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：

(1)按图12连接实验装置，其中小车质量M ＝0.20 kg ，钩码总质量m ＝0.05 kg.

图12

(2)释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f ＝50 Hz)，打出一条纸带．

(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图13所示．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个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d 1＝0.041 m ，d 2＝0.055 m ，d 3＝0.167 m ，d 4＝0.256 m ，d 5＝0.360 m ，d 6＝0.480 m …，他把钩码重力(当地重力加速度g 取10 m/s 2)作为小车所受合力，算出打下0点到打下第5点合力作功W ＝________J(结果保留三位有效数字)，用正确的公式E k ＝________(用相关数

据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量，算得E k ＝0.125 J.

图13

(4)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大．通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是________．

A ．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

B ．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

C ．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小

D ．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因

【解析】 (3)若用钩码的重力作为小车受的合力，则F 合＝mg ＝0.5 N ，从0

点到打第5点时水平位移x ＝d 5＝0.360 m ，所以W ＝F 合x ＝0.5×0.360 J ＝0.180 J.

打第5点时小车动能E k ＝12M v 25，v 5＝d 6－d 42Δt ，

式中Δt 为5个时间间隔，即Δt ＝5f ，故E k ＝Mf 2200(d 6－d 4)2.

(4)从该同学的实验操作情况来看，造成很大误差的主要原因是把钩码的重力当成了小车的合力，实验前没有平衡摩擦力，故选项A 、B 正确．释放小车和接通电源的次序有误时，对拉力做的功测量有影响，而对动能增量的测量无影响；D 选项中提到的问题不会对实验结果造成重大影响，故不选C 、D.

【答案】 (3)0.180 Mf 2200(d 6－d 4)2 (4)AB

6．某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图14所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．

图14

(1)实验中涉及下列操作步骤：

①把纸带向左拉直

②松手释放物块

③接通打点计时器电源

④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量

上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．

(2)图15中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大.

【导学号：81370221】

图15

【解析】(1)实验时首先向左推物块使弹簧压缩，测量出弹簧压缩量，然后把纸带向左拉直，先接通打点计时器电源，待打点稳定后，再松手释放物块，故正确的操作顺序是④①③②.

(2)物块脱离弹簧后将在光滑水平桌面上做匀速直线运动，由M纸带可知物

块脱离弹簧时的速度v＝x

t

＝

2.58＋2.57 ×10－2

2×0.02

m/s≈1.29 m/s.比较M、L两

纸带，物块脱离弹簧后在相同时间内的位移M的比L的大，则M纸带对应的那次实验中物块在脱离弹簧后的速度大，即M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．

【答案】(1)④①③②(2)1.29M