18．為研究外力做功一定的情況下，物體的質(zhì)量與速度的關(guān)系，某同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

水平長(zhǎng)木板左端固定一木塊，在木塊上固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．木塊右側(cè)固定一彈簧，讓連接紙帶的小車壓縮彈簧至木板的虛線處，由靜止釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，選取點(diǎn)跡均勻的一部分，計(jì)算出小車運(yùn)動(dòng)的速度υ1，并測(cè)出小車的質(zhì)量m1；通過加砝碼的方式改變小車質(zhì)量，再次壓縮彈簧至木板虛線處由靜止釋放小車，計(jì)算出小車運(yùn)動(dòng)的速度υ2，測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量m2．然后再改變小車質(zhì)量，重復(fù)以上操作，測(cè)出多組υ3、m3；…υn、mn的值．
（1）每次實(shí)驗(yàn)中，都將小車壓縮彈簧至長(zhǎng)木板的虛線處由靜止釋放，目的是：小車獲得相同的動(dòng)能（彈簧對(duì)小車做功相同）；
（2）若要保證彈簧的彈力作為小車的外力，應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是：墊高木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端，使小車連同紙帶一起在木板上勻速運(yùn)動(dòng)（平衡摩擦力）；
（3）實(shí)驗(yàn)過程測(cè)得了五組數(shù)據(jù)如下表：
m/kg0.100.200.300.400.50
v（m•s-1）1.0000.7070.5770.5000.447
通過表中數(shù)據(jù)，該同學(xué)測(cè)出了 一條過原點(diǎn)的直線，如圖2所示，圖中的橫坐標(biāo)應(yīng)是：$\frac{1}{{v}^{2}}$；
（4）通過實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)論是：力對(duì)物體做功相同時(shí)，物體的質(zhì)量與速度平方成反比．

分析 彈簧每次壓縮量相同，釋放后彈簧對(duì)小車做功相同，小車增加的動(dòng)能相同；需要平衡摩擦力，從表格數(shù)據(jù)可以看出質(zhì)量m越大，相對(duì)應(yīng)的速度越小，通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)mv2的結(jié)果是一定值．

解答 解：（1）彈簧每次壓縮量相同，故彈簧對(duì)小車做功相同，小車增加的動(dòng)能相同；
（2）若要保證彈簧的彈力作為小車的外力，需要平衡摩擦力，即墊高木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端，使小車連同紙帶一起在木板上勻速運(yùn)動(dòng)；
（3）圖象是正比例函數(shù)關(guān)系，然后據(jù)表格中數(shù)據(jù)估算mv2的結(jié)果是一定值，所以得出圖中的橫坐標(biāo)應(yīng)該是$\frac{1}{{v}^{2}}$．
（4）根據(jù)圖象可知：力對(duì)物體做功相同時(shí)，物體的質(zhì)量與速度平方成反比．
故答案為：（1）小車獲得相同的動(dòng)能（彈簧對(duì)小車做功相同）；（2）墊高木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端，使小車連同紙帶一起在木板上勻速運(yùn)動(dòng)（平衡摩擦力）；
（3）$\frac{1}{{v}^{2}}$；（4）力對(duì)物體做功相同時(shí)，物體的質(zhì)量與速度平方成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題解題關(guān)鍵要明確實(shí)驗(yàn)原理，要控制好實(shí)驗(yàn)的條件：做功相同．能能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出定性判斷，靈活選擇坐標(biāo)，運(yùn)用圖象法處理數(shù)據(jù)．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

8．如圖所示，在真空中有兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q，直線MN是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線，O是兩點(diǎn)電荷連線與直線MN的交點(diǎn)．a(chǎn)、b是兩點(diǎn)電荷連線上關(guān)于O的對(duì)稱點(diǎn)，c、d是直線MN上的兩個(gè)點(diǎn)．下列說法中正確的是（　�。�
A．a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)和b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等方向相反
B．將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d，所受電場(chǎng)力方向不變
C．將一檢驗(yàn)電荷沿MN由c移動(dòng)到d，所受電場(chǎng)力先增大后減小
D．O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

9．某同學(xué)查資料得知，彈簧的彈性勢(shì)能Ep=$\frac{1}{2}k{x^2}$，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧長(zhǎng)度的變化量．于是設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球（質(zhì)量為m）運(yùn)動(dòng)來初步探究“外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”．為了研究方便，把小球放在水平桌面上做實(shí)驗(yàn)，讓小球在彈力作用下運(yùn)動(dòng)，即只有彈簧彈力做功．（重力加速度為g）該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：
（1）首先進(jìn)行如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)，將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來，在彈簧的另一端掛上小球，靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為d，在此步驟中，目的是要確定彈簧的勁度系數(shù)k，用m、d、g表示為k=$\frac{mg}edicjbt$．
（2）接著進(jìn)行如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)，將這根彈簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球壓縮，測(cè)得壓縮量為x，釋放彈簧后，小球被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小球在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離為L(zhǎng)．
小球的初速度Ek1=0．
小球離開桌面的動(dòng)能Ek2=$\frac{mg{L}^{2}}{4h}$（用m、g、L、h）
彈簧對(duì)小球做的功W=$\frac{mg{x}^{2}}{2d}$（用m、x、d、g表示）
對(duì)比W和Ek1-Ek2就可以得出“外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”．
需要驗(yàn)證的關(guān)系為2hx2=dL2（用所測(cè)物理量d、x、h、L表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

6．某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖1所示的裝置做“探究做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，圖中桌面水平，小車可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)鉤碼尚未到達(dá)地面．

（1）實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：
a．在小車上放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)繩連接小車和鉤碼：
b．將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，接通電源，釋放小車小車拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn)，斷開開關(guān)；
c．改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)第二步的操作．
（2）如圖2所示是某實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)算點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，則打C點(diǎn)時(shí)小車的速度為$\frac{△{x}_{2}+△{x}_{3}}{2T}$要驗(yàn)證合外力做的功與動(dòng)能變化的關(guān)系，除鉤碼和砝碼的質(zhì)量、位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有：小車的質(zhì)量；
（3）某同學(xué)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減少這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該采取的兩項(xiàng)措施是：a平衡摩擦力b重物的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力；
（4）實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖3中的圖線（其中△v2=v2-v02），根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是小車初末速度的平方差與位移成正比（或合外力做功等于物體動(dòng)能的變化）．．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

13．物體因繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)而具有的動(dòng)能叫轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能．某同學(xué)為探究轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的大小與角速度大小的關(guān)系，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：先讓砂輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并測(cè)出其角速度ω，然后讓砂輪脫離動(dòng)力，由于克服輪邊緣的摩擦阻力做功（設(shè)阻力大小不變），砂輪最后停下，測(cè)出砂輪開始脫離動(dòng)力到停止轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)n．轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的數(shù)值可由儀器直接讀出．實(shí)驗(yàn)中得到幾組ω、n和Ek的數(shù)值如下表．砂輪直徑d=10cm．
角速度ω/rad/s0.51234
轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)n/r52080180320
轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Ek/J0.5281832
（1）請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)奈锢砹吭谧鴺?biāo)紙上作出能直觀反映轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與角速度關(guān)系的圖象；
（2）根據(jù)圖象寫出砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Ek與角速度ω的定量關(guān)系是Ek=2ω2；
（3）由表格中的數(shù)據(jù)可求得，摩擦阻力大小$\frac{1}{π}$N．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

3．某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖1所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W．當(dāng)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)（每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致），每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算．

（1）除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和交流（填“交流”或“直流”）電源．
（2）實(shí)驗(yàn)中可使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是D．
A．放開小車，能夠自由下滑即可
B．放開小車，能夠勻速下滑即可
C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可
D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可
（3）若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是B．
A．橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)B．橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)
C．小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處D．小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線
（4）如圖2紙帶中，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的GJ部分進(jìn)行測(cè)量．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

10．在探究“恒力做功和物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖1所示．則：

（1）該實(shí)驗(yàn)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，在安裝時(shí)首先要平衡摩擦力，其次鉤碼和小車還需要滿足的條件是鉤碼質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．
（2）實(shí)驗(yàn)中，除位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有鉤碼的質(zhì)量m、小車的質(zhì)量M．
（3）在上述實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz．某同學(xué)打出的一段紙帶如圖2所示，則小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為1.40m/s．（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

7．一質(zhì)量為m的木塊靜止在光滑的水平面上．從t=0開始，將一個(gè)大小為F的水平恒力作用在該木塊上，下列說法正確的是（　�。�
A．木塊在經(jīng)歷時(shí)間t1的過程中，水平恒力F做的功為$\frac{{{F^2}t_1^2}}{2m}$
B．木塊在經(jīng)歷時(shí)間t1，在t1時(shí)刻力F的瞬時(shí)功率為$\frac{{{F^2}t_1^2}}{2m}$
C．木塊在經(jīng)歷時(shí)間t1，在t1時(shí)刻力F的瞬時(shí)功率為$\frac{{{F^2}{t_1}}}{m}$
D．木塊在經(jīng)歷時(shí)間t1的過程中，水平恒力F做功的平均功率為$\frac{{{F^2}t_1^2}}{m}$

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

8．在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖1所示，用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率．
（1）中讀出從圖金屬絲的直徑為0.680mm．
（2）實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖2所示，請(qǐng)指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤．

錯(cuò)誤1：電流表采用內(nèi)接法
錯(cuò)誤2：導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器滑片上
（3）若測(cè)得金屬絲的直徑用d表示，電阻用R表示，則該金屬材料的電阻率ρ=$\frac{πRow7fdxr^{2}}{4L}$．

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