《6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》（同步訓(xùn)練）高中物理必修2-蘇教版-2024-2025學(xué)年

《6實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》同步訓(xùn)練(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下哪個操作是為了確保打點(diǎn)計時器能夠準(zhǔn)確地記錄物體運(yùn)動過程中的時間？A、將打點(diǎn)計時器放置在水平桌面上B、將電源電壓調(diào)至最大值C、在紙帶上均勻地打上間隔相同的點(diǎn)D、將打點(diǎn)計時器與物體運(yùn)動方向垂直放置2、在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下哪種現(xiàn)象說明物體在受到外力作用后，其動能發(fā)生了變化？A、物體的速度發(fā)生了變化B、物體的質(zhì)量發(fā)生了變化C、物體所受的外力發(fā)生了變化D、物體的位移發(fā)生了變化3、在“實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系”中，以下哪個設(shè)備是用來測量小車受到的合外力做功的？A.天平B.電壓表C.計時器D.功率計4、在實(shí)驗(yàn)中，通過改變小車的質(zhì)量，觀察其速度變化，以下哪種情況不符合功的原理？A.小車質(zhì)量增加，速度增加，做功增加B.小車質(zhì)量減少，速度減少，做功減少C.小車質(zhì)量不變，速度增加，做功增加D.小車質(zhì)量不變，速度減少，做功減少5、實(shí)驗(yàn)中，通過測量不同質(zhì)量的物體在恒力作用下移動的距離，探究功與速度變化的關(guān)系。以下關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置的說法，正確的是：A、應(yīng)使用電子秤測量物體的質(zhì)量，因?yàn)殡娮映拥木雀?。B、應(yīng)使用計時器測量物體移動的距離，因?yàn)橛嫊r器可以精確測量時間。C、應(yīng)使用秒表測量物體移動的時間，因?yàn)槊氡砜梢跃_測量時間。D、應(yīng)使用刻度尺測量物體移動的距離，因?yàn)榭潭瘸呖梢跃_測量長度。6、在實(shí)驗(yàn)中，為了探究功與速度變化的關(guān)系，以下操作錯誤的是：A、保持恒力不變，增加物體的質(zhì)量，觀察速度變化。B、保持物體的質(zhì)量不變，增加恒力，觀察速度變化。C、保持物體的質(zhì)量不變，減小恒力，觀察速度變化。D、保持恒力不變，減小物體的質(zhì)量，觀察速度變化。7、在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下哪個選項是正確的實(shí)驗(yàn)操作步驟？A.只使用不同的力，測量不同速度下的功B.只使用不同的速度，測量不同力下的功C.使用恒定的力，通過改變物體的質(zhì)量來觀察速度的變化D.使用恒定的力，通過改變物體的質(zhì)量來觀察速度的變化，并記錄每次實(shí)驗(yàn)的功二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、在實(shí)驗(yàn)“探究功與速度變化的關(guān)系”中，以下哪些操作有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差？（）A、確?；喓屠K子的摩擦力盡可能小B、使用精確的刻度尺測量物體的位移C、多次改變外力的大小，記錄不同的速度變化D、保證實(shí)驗(yàn)過程中物體的質(zhì)量保持不變2、在實(shí)驗(yàn)“探究功與速度變化的關(guān)系”中，以下哪些物理量之間的關(guān)系可以用來描述功與速度變化的關(guān)系？（）A、功與速度的比值B、功與速度平方的比值C、速度與功的比值D、速度與功的平方的比值3、在“實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系”中，以下哪些因素會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果？（）A.滑輪與滑軌之間的摩擦力B.重物的質(zhì)量C.拉力的大小D.重物的初始速度E.滑輪的半徑三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題題目描述：在一次實(shí)驗(yàn)中，小明使用彈簧測力計測量了一個質(zhì)量為m=0.5?kg的物體，在水平面上由靜止開始加速到第二題實(shí)驗(yàn)中，小華通過改變作用力的大小，探究了功與速度變化的關(guān)系。他記錄了以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：作用力F/N位移s/m物體質(zhì)量m/kg速度v/m·s?1100.212150.313200.414250.515（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析功與速度變化的關(guān)系；（2）如果實(shí)驗(yàn)中物體的質(zhì)量增加為2kg，其他條件不變，求作用力為30N時，物體的速度變化量。（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)隨著作用力的增大，物體的速度也在增大，且速度與作用力的比值大致相等。由此可以得出結(jié)論：在物體質(zhì)量一定時，物體的速度變化量與作用力成正比。解析：在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)功的定義，功W等于作用力F與位移s的乘積，即W=Fs。由牛頓第二定律F=ma，其中a為加速度，m為物體的質(zhì)量。將牛頓第二定律代入功的定義，得到W=mas。由于速度v是加速度a與時間t的乘積，即v=at，代入上式得到W=mat2。由于實(shí)驗(yàn)中位移s=0.2m，可以得到t=s/v。將t代入W=mat2，得到W=mas2/v2。由此可知，在物體質(zhì)量一定時，物體的速度變化量與作用力成正比。（2）當(dāng)物體質(zhì)量增加為2kg時，其他條件不變，求作用力為30N時，物體的速度變化量。解析：根據(jù)第（1）問的分析，我們知道物體的速度變化量與作用力成正比。當(dāng)作用力為30N時，速度變化量與作用力為20N時的速度變化量之比為30N/20N=3/2。由表格可知，作用力為20N時，物體的速度變化量為4m/s。因此，當(dāng)作用力為30N時，物體的速度變化量為4m/s×3/2=6m/s。第三題實(shí)驗(yàn)中，已知一質(zhì)量為m的物體在水平面上受到一恒力F的作用，沿直線運(yùn)動，測量得到物體在不同時間t內(nèi)的位移s。現(xiàn)要探究功與速度變化的關(guān)系，請回答以下問題：（1）請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計算物體在t1時刻的速度v1；（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計算物體在t1時刻的動能Ek1；（3）若已知物體在t1時刻受到的合外力為F1，請根據(jù)功的公式計算物體在t1時刻的功W1；（4）分析物體在t1時刻的動能Ek1與功W1之間的關(guān)系。第四題題目：一物體從靜止開始，在水平面上受到一個恒定力的作用，沿直線運(yùn)動。已知物體在0t時間內(nèi)的位移為s，速度為v，在t2t時間內(nèi)的位移為2s，速度為2v。求物體受到的恒定力F的大小。第五題題目：在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生使用以下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并得到以下數(shù)據(jù)：物體質(zhì)量（m/kg）初速度（v0/m/s）作用力（F/N）作用時間（t/s）末速度（v/m/s）0.50525（1）請根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計算物體在作用力作用下所受的加速度a。（2）若要探究功與速度變化的關(guān)系，你認(rèn)為應(yīng)該保持哪些變量不變？請簡述理由?！?實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》同步訓(xùn)練及答案解析一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下哪個操作是為了確保打點(diǎn)計時器能夠準(zhǔn)確地記錄物體運(yùn)動過程中的時間？A、將打點(diǎn)計時器放置在水平桌面上B、將電源電壓調(diào)至最大值C、在紙帶上均勻地打上間隔相同的點(diǎn)D、將打點(diǎn)計時器與物體運(yùn)動方向垂直放置答案：C解析：在實(shí)驗(yàn)中，為了保證打點(diǎn)計時器能夠準(zhǔn)確地記錄物體運(yùn)動過程中的時間，需要在紙帶上均勻地打上間隔相同的點(diǎn)。這樣可以確保點(diǎn)之間的時間間隔是相等的，從而準(zhǔn)確測量出物體運(yùn)動的時間。選項A和D與記錄時間無關(guān)，選項B將電源電壓調(diào)至最大值可能導(dǎo)致打點(diǎn)過于密集，影響數(shù)據(jù)的讀取。2、在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下哪種現(xiàn)象說明物體在受到外力作用后，其動能發(fā)生了變化？A、物體的速度發(fā)生了變化B、物體的質(zhì)量發(fā)生了變化C、物體所受的外力發(fā)生了變化D、物體的位移發(fā)生了變化答案：A解析：在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)物體受到外力作用后，其速度發(fā)生變化，說明物體的動能發(fā)生了變化。根據(jù)動能定理，物體的動能等于其質(zhì)量乘以速度的平方的一半。因此，選項A正確。選項B和C是關(guān)于質(zhì)量和外力的變化，與動能無關(guān)。選項D是關(guān)于位移的變化，雖然位移與功有關(guān)，但不是直接反映動能變化的指標(biāo)。3、在“實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系”中，以下哪個設(shè)備是用來測量小車受到的合外力做功的？A.天平B.電壓表C.計時器D.功率計答案：D解析：在實(shí)驗(yàn)中，功率計是用來測量物體在單位時間內(nèi)所做的功的，因此可以用來測量小車受到的合外力做功。天平用于測量質(zhì)量，電壓表用于測量電壓，計時器用于測量時間，這些設(shè)備并不直接用于測量做功。4、在實(shí)驗(yàn)中，通過改變小車的質(zhì)量，觀察其速度變化，以下哪種情況不符合功的原理？A.小車質(zhì)量增加，速度增加，做功增加B.小車質(zhì)量減少，速度減少，做功減少C.小車質(zhì)量不變，速度增加，做功增加D.小車質(zhì)量不變，速度減少，做功減少答案：B解析：根據(jù)功的原理，功等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積。在實(shí)驗(yàn)中，如果小車的質(zhì)量減少，而速度減少，這意味著合外力做功減少，因?yàn)楣εc力的大小和物體移動的距離有關(guān)。選項B中，速度減少但做功減少不符合功的原理，因?yàn)槿绻贤饬ψ龉p少，速度也應(yīng)該增加（假設(shè)其他條件不變），以保持功的原理的一致性。5、實(shí)驗(yàn)中，通過測量不同質(zhì)量的物體在恒力作用下移動的距離，探究功與速度變化的關(guān)系。以下關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置的說法，正確的是：A、應(yīng)使用電子秤測量物體的質(zhì)量，因?yàn)殡娮映拥木雀?。B、應(yīng)使用計時器測量物體移動的距離，因?yàn)橛嫊r器可以精確測量時間。C、應(yīng)使用秒表測量物體移動的時間，因?yàn)槊氡砜梢跃_測量時間。D、應(yīng)使用刻度尺測量物體移動的距離，因?yàn)榭潭瘸呖梢跃_測量長度。答案：D解析：在實(shí)驗(yàn)中，測量物體移動的距離是探究功與速度變化關(guān)系的關(guān)鍵步驟?？潭瘸呖梢跃_測量長度，因此使用刻度尺是正確的選擇。電子秤用于測量質(zhì)量，計時器和秒表用于測量時間，雖然這些工具也很重要，但它們不是直接測量物體移動距離的，所以選項A、B、C都不正確。6、在實(shí)驗(yàn)中，為了探究功與速度變化的關(guān)系，以下操作錯誤的是：A、保持恒力不變，增加物體的質(zhì)量，觀察速度變化。B、保持物體的質(zhì)量不變，增加恒力，觀察速度變化。C、保持物體的質(zhì)量不變，減小恒力，觀察速度變化。D、保持恒力不變，減小物體的質(zhì)量，觀察速度變化。答案：A解析：在探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，為了保持實(shí)驗(yàn)條件的單一性，應(yīng)該保持其中一個變量不變，改變另一個變量。選項A中，保持恒力不變，增加物體的質(zhì)量，這樣做的目的是為了觀察在恒力作用下，隨著物體質(zhì)量的增加，速度變化的情況。然而，這樣做會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果復(fù)雜化，因?yàn)槌撕懔ν?，質(zhì)量的變化也會影響速度。因此，選項A的操作是錯誤的。正確的操作應(yīng)該是保持質(zhì)量不變，改變恒力或者保持恒力不變，改變質(zhì)量。選項B、C、D中，都保持了單一變量不變，因此是正確的操作。7、在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下哪個選項是正確的實(shí)驗(yàn)操作步驟？A.只使用不同的力，測量不同速度下的功B.只使用不同的速度，測量不同力下的功C.使用恒定的力，通過改變物體的質(zhì)量來觀察速度的變化D.使用恒定的力，通過改變物體的質(zhì)量來觀察速度的變化，并記錄每次實(shí)驗(yàn)的功答案：D解析：在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了探究功與速度變化的關(guān)系，需要保持其他變量不變，即使用恒定的力，并改變物體的質(zhì)量來觀察速度的變化。同時，還需要記錄每次實(shí)驗(yàn)中力對物體所做的功。因此，選項D描述的操作步驟是正確的。選項A和B沒有控制其他變量，選項C沒有記錄功的變化。二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、在實(shí)驗(yàn)“探究功與速度變化的關(guān)系”中，以下哪些操作有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差？（）A、確保滑輪和繩子的摩擦力盡可能小B、使用精確的刻度尺測量物體的位移C、多次改變外力的大小，記錄不同的速度變化D、保證實(shí)驗(yàn)過程中物體的質(zhì)量保持不變答案：A、B、D解析：A選項正確，因?yàn)闇p小滑輪和繩子的摩擦力可以確保外力做功更接近理論值，從而減小誤差。B選項正確，精確測量位移可以提高速度計算的準(zhǔn)確性。C選項錯誤，改變外力的大小可能會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)條件變化，增加誤差。D選項正確，保持物體質(zhì)量不變可以確保實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性和一致性，從而減小誤差。因此，正確答案是A、B、D。2、在實(shí)驗(yàn)“探究功與速度變化的關(guān)系”中，以下哪些物理量之間的關(guān)系可以用來描述功與速度變化的關(guān)系？（）A、功與速度的比值B、功與速度平方的比值C、速度與功的比值D、速度與功的平方的比值答案：A、B解析：根據(jù)動能定理，功等于物體動能的變化，即W=ΔK。動能K的表達(dá)式為K=12mv2，其中m是物體的質(zhì)量，v3、在“實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系”中，以下哪些因素會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果？（）A.滑輪與滑軌之間的摩擦力B.重物的質(zhì)量C.拉力的大小D.重物的初始速度E.滑輪的半徑答案：ABCE解析：A.滑輪與滑軌之間的摩擦力會影響重物在滑軌上運(yùn)動時所做的功，進(jìn)而影響速度的變化。B.重物的質(zhì)量越大，其在重力作用下具有的勢能越大，當(dāng)這部分勢能轉(zhuǎn)化為動能時，速度變化會更大。C.拉力的大小直接影響對重物做的功，從而影響速度的變化。D.重物的初始速度是實(shí)驗(yàn)前的速度，它不會影響實(shí)驗(yàn)中功與速度變化的關(guān)系。E.滑輪的半徑會影響滑輪的機(jī)械優(yōu)勢，進(jìn)而影響拉力的大小，從而影響對重物做的功和速度的變化。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題題目描述：在一次實(shí)驗(yàn)中，小明使用彈簧測力計測量了一個質(zhì)量為m=0.5?kg的物體，在水平面上由靜止開始加速到答案：第一個過程中外力對物體做的功W1為2第二個過程中外力對物體做的功W2為6解析：根據(jù)動能定理，外力對物體做的功等于物體動能的變化量，即W=第一個過程：物體從靜止加速到2?m/s第二個過程：物體從2?m/s加速到4兩個過程中功的不同，是因?yàn)樽罱K速度不同導(dǎo)致動能的變化量不同。在第二個過程中，物體的速度增加了一倍，但其動能增加了四倍（因?yàn)閯幽芘c速度的平方成正比），所以即使是在相同的作用力下，第二個過程中外力所做的功也顯著大于第一個過程中的功。這體現(xiàn)了動能定理的一個重要特點(diǎn)：在無外力做負(fù)功的情況下，外力所做的正功與物體動能的增量相等，且這個增量隨速度平方的增加而增加。第二題實(shí)驗(yàn)中，小華通過改變作用力的大小，探究了功與速度變化的關(guān)系。他記錄了以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：作用力F/N位移s/m物體質(zhì)量m/kg速度v/m·s?1100.212150.313200.414250.515（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析功與速度變化的關(guān)系；（2）如果實(shí)驗(yàn)中物體的質(zhì)量增加為2kg，其他條件不變，求作用力為30N時，物體的速度變化量。答案：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)隨著作用力的增大，物體的速度也在增大，且速度與作用力的比值大致相等。由此可以得出結(jié)論：在物體質(zhì)量一定時，物體的速度變化量與作用力成正比。解析：在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)功的定義，功W等于作用力F與位移s的乘積，即W=Fs。由牛頓第二定律F=ma，其中a為加速度，m為物體的質(zhì)量。將牛頓第二定律代入功的定義，得到W=mas。由于速度v是加速度a與時間t的乘積，即v=at，代入上式得到W=mat2。由于實(shí)驗(yàn)中位移s=0.2m，可以得到t=s/v。將t代入W=mat2，得到W=mas2/v2。由此可知，在物體質(zhì)量一定時，物體的速度變化量與作用力成正比。（2）當(dāng)物體質(zhì)量增加為2kg時，其他條件不變，求作用力為30N時，物體的速度變化量。解析：根據(jù)第（1）問的分析，我們知道物體的速度變化量與作用力成正比。當(dāng)作用力為30N時，速度變化量與作用力為20N時的速度變化量之比為30N/20N=3/2。由表格可知，作用力為20N時，物體的速度變化量為4m/s。因此，當(dāng)作用力為30N時，物體的速度變化量為4m/s×3/2=6m/s。答案：（2）物體的速度變化量為6m/s。第三題實(shí)驗(yàn)中，已知一質(zhì)量為m的物體在水平面上受到一恒力F的作用，沿直線運(yùn)動，測量得到物體在不同時間t內(nèi)的位移s?，F(xiàn)要探究功與速度變化的關(guān)系，請回答以下問題：（1）請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計算物體在t1時刻的速度v1；（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計算物體在t1時刻的動能Ek1；（3）若已知物體在t1時刻受到的合外力為F1，請根據(jù)功的公式計算物體在t1時刻的功W1；（4）分析物體在t1時刻的動能Ek1與功W1之間的關(guān)系。答案：（1）物體在t1時刻的速度v1為s/t1；（2）物體在t1時刻的動能Ek1為1/2*m*v1^2；（3）物體在t1時刻的功W1為F1*s；（4）根據(jù)動能定理，物體在t1時刻的動能Ek1與功W1之間的關(guān)系為：Ek1=W1。解析：（1）根據(jù)位移與時間的關(guān)系，速度v1等于位移s除以時間t1；（2）動能Ek1的計算公式為1/2*m*v1^2，將v1代入即可得到物體在t1時刻的動能；（3）功W1的計算公式為F1*s，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的F1和s代入即可得到物體在t1時刻的功；（4）根據(jù)動能定理，物體的動能變化等于物體所受的合外力所做的功。在本題中，物體在t1時刻的動能Ek1等于物體在t1時刻的功W1。這是因?yàn)槲矬w在水平面上運(yùn)動，沒有其他外力做功，所以合外力所做的功完全轉(zhuǎn)化為物體的動能。第四題題目：一物體從靜止開始，在水平面上受到一個恒定力的作用，沿直線運(yùn)動。已知物體在0t時間內(nèi)的位移為s，速度為v，在t2t時間內(nèi)的位移為2s，速度為2v。求物體受到的恒定力F的大小。答案：2mv2/(t2)解析：根據(jù)題目，物體在0~t時間內(nèi)的位移為s，速度為v，可以使用公式：v=s/t。在t~2t時間內(nèi)的位移為2s，速度為2v，同樣可以使用公式：2v=2s/(2t)=s/t。由第1步和第2步可知，在0t時間和t2t時間內(nèi)，物體的加速度a是恒定的。根據(jù)物理學(xué)公式v2=u2+2as，其中u為初速度，s為位移，a為加速度，代入v和s的值，可以得到：(2v)2=(v)2+2a(2s)4v2=v2+4as將v2=s/t代入第3步的公式，得到：4(s/t)2=(s/t)2+4as整理得到：3(s/t)2=4as根據(jù)牛頓第二定律F=ma，物體受到的恒定力F等于質(zhì)量m乘以加速度a。將a用s和t表示，得到：F