14．如圖甲所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車(chē)在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W． 當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．小車(chē)每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車(chē)只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是；
（2）每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的部分進(jìn)行測(cè)量；
（3）下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請(qǐng)將第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫(xiě)在對(duì)應(yīng)的位置；
次數(shù)/數(shù)據(jù)/物理量橡皮筋做的功Wn10個(gè)間隔的距離S、時(shí)間T小車(chē)速度vn小車(chē)速度平方vn2
1W0.200m0.2s1.01.0
22W0.280m0.2s1.41.96
33W0.300m0.2s1.52.25
44W0.400m0.2s2.04.0
55W0.450m0.2s2.25
（4）從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn∝vn2． 請(qǐng)你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)，在如圖乙所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性；
（5）若在實(shí)驗(yàn)中你做出的圖線與理論的推測(cè)不完全一致，你處理這種情況的做法是：分析誤差來(lái)源或改進(jìn)試驗(yàn)方案或測(cè)量手段，重新進(jìn)行試驗(yàn)．

分析 1、小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，需要采取平衡摩擦力的措施．
2、橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運(yùn)動(dòng)，計(jì)算速度時(shí)要選取點(diǎn)距均勻的部分．
3、根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式x=vt求得各點(diǎn)的速度．
4、根據(jù)動(dòng)能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動(dòng)能的變化量，所以W與v2成正比，用描點(diǎn)法作出圖象．

解答 解：（1）小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力，故可以將長(zhǎng)木板的一端墊高平衡小車(chē)所受的摩擦力．
（2）紙帶在橡皮條的作用下做加速運(yùn)動(dòng)，橡皮條做功完畢，則速度達(dá)到最大，此后做勻速運(yùn)動(dòng)，因此勻速時(shí)的速度即為該過(guò)程中的最大速度，故為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶點(diǎn)距均勻部分測(cè)量；
（3）我們把1根橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為1W，作為功的一個(gè)計(jì)量單位．當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋做的功分別是2W，3W，4W，5W…
（4）v-W圖象是曲線，不能直接判斷函數(shù)關(guān)系，應(yīng)進(jìn)一步作出W-v2，作出功與速度平方關(guān)系的圖象如圖所示．

（5）若在實(shí)驗(yàn)中你作出的圖線與理論的推測(cè)不完全一致，你處理這種情況的做法是：分析誤差來(lái)源或改進(jìn)試驗(yàn)方案或測(cè)量手段，重新進(jìn)行試驗(yàn)；千萬(wàn)不可以隨意修改數(shù)據(jù)．
故答案為：（1）把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力；
（2）點(diǎn)距均勻；
（3）

次數(shù)/數(shù)據(jù)/物理量橡皮筋做的功Wn10個(gè)間隔的距離S、時(shí)間T小車(chē)速度vn小車(chē)速度平方vn2
1W0.200m0.2s1.01.0
22W0.280m0.2s1.41.96
33W0.300m0.2s1.52.25
44W0.400m0.2s2.04.0
55W0.450m0.2s2.25
（4）vn2；
（5）分析誤差來(lái)源或改進(jìn)試驗(yàn)方案或測(cè)量手段，重新進(jìn)行試驗(yàn)；千萬(wàn)不可以隨意修改數(shù)據(jù)．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵要明確小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，先加速，再勻速，最后減速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運(yùn)動(dòng)，因此明確實(shí)驗(yàn)原理是解答本題的關(guān)鍵．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

14．如圖所示，虛線表示某點(diǎn)電荷Q所激發(fā)電場(chǎng)的等勢(shì)面，已知a、b兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，c、d兩點(diǎn)在另一個(gè)等勢(shì)面上．甲、乙兩個(gè)帶電粒子以相同的速率，沿不同的方向從同一點(diǎn)a射入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中沿不同的軌跡adb曲線、acb曲線運(yùn)動(dòng)．則下列說(shuō)法正確（　�。�
A．兩粒子所帶的電荷符號(hào)不同
B．甲粒子經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)的速度一定小于乙粒子經(jīng)過(guò)d點(diǎn)的速度
C．兩個(gè)粒子的電勢(shì)能都是先減小后增大
D．經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)，兩粒子的動(dòng)能一定相等

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

5．如圖所示的豎直直角坐標(biāo)平面xoy內(nèi)有兩條過(guò)原點(diǎn)的射線OA和OB與x軸的正半軸和負(fù)半軸都成45°角，在x軸上方∠AOB區(qū)域間分布著方向垂直紙面向外大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在x軸的下方存在著方向垂直紙面向外大小為B2=$\frac{mv}{qL}$勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，帶電量為+q的帶電粒子以速度v從位于直線OA上的P（L，L）點(diǎn)豎直向下射出，經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，此粒子每經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間T會(huì)回到P點(diǎn)，（不計(jì)粒子重力）
（1）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)$\frac{{B}_{1}}{{B}_{2}}$之比；
（2）若保持B2不變，而∠AOB間的磁場(chǎng)方向不變，現(xiàn)從P點(diǎn)向下發(fā)射兩個(gè)速度在0～$\frac{v}{2}$圍內(nèi)（0＜v≤$\frac{v}{2}$）與原來(lái)相同的帶電粒子（不計(jì)兩個(gè)粒子間的相互作用力），它們進(jìn)入∠AOB強(qiáng)磁場(chǎng)后都要經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，求∠AOB間的磁感應(yīng)強(qiáng)度的B1′的大�。�
（3）在滿足題（2）中的條件下，求從P點(diǎn)出發(fā)后又回到P點(diǎn)的最短時(shí)間為多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

2．某同學(xué)用若干橡皮筋牽引實(shí)驗(yàn)小車(chē)做功的方案探究功與速度變化的關(guān)系，獲得下圖所示的紙帶．請(qǐng)根據(jù)圖1信息，計(jì)算該方案所需的速度v=0.500m/s．（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

9．在探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)備了如圖1所示的裝置．
（1）先將1條橡皮筋套在釘子上，小物塊在橡皮筋的作用下彈出，之后平拋落到水平地面上，落點(diǎn)記為P1；
（2）在釘子上分別套上2條、3條、4條…同樣的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致，重復(fù)步驟（1），小物塊落點(diǎn)分別記為P2、P3、P4…；
①為了求出小物塊被橡皮筋彈出后的動(dòng)能（重力加速度g已知），需要測(cè)量的物理量有ADE
A．小物塊的質(zhì)量
B．橡皮筋的原長(zhǎng)
C．橡皮筋的伸長(zhǎng)量
D．桌面到地面的高度
E．小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離
②將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做功分別記為W1、W2、W3、…，小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離分別記為L(zhǎng)1、L2、L3、…．若功與速度的平方成正比，則應(yīng)以W為縱坐標(biāo)、L2為橫坐標(biāo)作圖，才能得到一條直線．
③某同學(xué)按照②中的要求作出圖象，發(fā)現(xiàn)圖象是一條沒(méi)有通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線（見(jiàn)圖2），造成這種結(jié)果的原因可能是物塊在桌面上受到摩擦力作用（寫(xiě)一條原因即可）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

19．如圖所示，K是粒子發(fā)生器，D1、D2、D3是三塊擋板，通過(guò)傳感器可控制它們定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉，D1、D2的間距為L(zhǎng)，D2、D3的間距為$\frac{L}{2}$．在以O(shè)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系Oxy中有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，y軸和直線MN是它的左、右邊界，且MN平行于y軸．現(xiàn)開(kāi)啟擋板D1、D3，粒子發(fā)生器僅在t=0時(shí)刻沿x軸正方向發(fā)射各種速率的粒子，D2僅在t=nT（n=0，1，2…，T為周期）時(shí)刻開(kāi)啟，在t=5T時(shí)刻，再關(guān)閉擋板D3，使粒子無(wú)法進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域．已知擋板的厚度不計(jì)，粒子質(zhì)量為m、電荷量為+q（q大于0），不計(jì)粒子的重力，不計(jì)粒子間的相互作用，整個(gè)裝置都放在真空中．
（1）求能夠進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的粒子的速度大��；
（2）已知從原點(diǎn)O進(jìn)入磁場(chǎng)中速度最小的粒子經(jīng)過(guò)坐標(biāo)為（0，2）的P點(diǎn)，應(yīng)將磁場(chǎng)邊界MN在Oxy平面內(nèi)如何平移，才能使從原點(diǎn)O進(jìn)入磁場(chǎng)中速度最大的粒子經(jīng)過(guò)坐標(biāo)為（$3\sqrt{3}$，6 ）的Q點(diǎn)？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

6．如圖甲所示，帶電荷的粒子以水平速度V0沿O′的方向從O點(diǎn)連續(xù)射入電場(chǎng)中（O′為平行金屬板M、N間的中線）．M、N板間接有隨時(shí)間變化的電壓UMN，兩板間電場(chǎng)可看做是均勻的，且兩板外無(wú)電場(chǎng)．緊鄰金屬板右側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，分界線為CD，S為屏幕．金屬板間距為d、長(zhǎng)度為l，磁場(chǎng)B的寬度為d．已知B=5×10-3T，l=d=0.2m，每個(gè)粒子的初速V0=1.0×15m/s，比荷$\frac{q}{m}$=1.0×108C/kg，重力及粒子間相互作用忽略不計(jì)，在每個(gè)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)可看做是恒定不變．求：

（1）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)的最小半徑．
（2）帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)的最大速度
（3）帶電粒子打在屏幕上的區(qū)域?qū)挾龋?/div>

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

3．某興趣小組在做“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)前，提出以下幾種猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝$\sqrt{v}$…他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖（甲）所示，PQ為一塊傾斜放置的木板，讓物體從木板上由靜止滑下，在Q處固定一個(gè)速度傳感器（用來(lái)測(cè)量物體每次通過(guò)Q點(diǎn)的速度）．在剛開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，有位同學(xué)提出，不需要測(cè)出物體質(zhì)量，只要測(cè)出物體從初始位置到速度傳感器的
距離和讀出速度傳感器的示數(shù)就行了，大家經(jīng)過(guò)討論采納了該同學(xué)的建議．

（1）本實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量物體質(zhì)量的理由是什么？不需要
（2）讓物體分別從不同高度無(wú)初速釋放，測(cè)出物體從初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…讀出物體每次通過(guò)速度傳感器Q的速度v1、v2、v3、v4…并繪制了如圖（乙）所示的L-v圖象．根據(jù)繪制出的L-v圖象，若為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系，他們下一步應(yīng)該作出A
A．L-v2圖象  
B．L-$\sqrt{v}$圖象
C．L-$\frac{1}{v}$圖象  
D．L-$\frac{1}{\sqrt{v}}$圖象
（3）本實(shí)驗(yàn)中，木板與物體間摩擦力的大小會(huì)不會(huì)影響探究出的結(jié)果？不會(huì)（答“會(huì)”或者“不會(huì)”）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

4．一根不可伸縮的輕繩跨過(guò)輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住，如圖所示．設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為65kg，吊椅的質(zhì)量為15kg，不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦，重力加速度取g=10m/s2．當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起正以加速度a=2m/s2上升時(shí)，試求：
（1）運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力；
（2）運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力．

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