2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第6講 實(shí)驗六 驗證機(jī)械能守恒定律課時作業(yè).doc

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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第6講 實(shí)驗六 驗證機(jī)械能守恒定律課時作業(yè) 1．在“驗證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗中，要驗證的是重物重力勢能的減少等于它動能的增加，以下步驟僅是實(shí)驗中的一部分，這些步驟多余或錯誤的有(　　) A．用天平稱出重物的質(zhì)量 B．把打點(diǎn)計時器固定到鐵架臺上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來 C．把紙帶的一端固定到重物上，另一端穿過打點(diǎn)計時器的限位孔，把重物提升到一定高度 D．接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶 E．用秒表測出重物下落的時間 【答案】AE 【解析】在“驗證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗中，需驗證重力勢能減少量mgh和動能增加量mv2之間的大小關(guān)系，若機(jī)械能守恒，則有mgh＝mv2成立，兩邊都有質(zhì)量，可約去，即驗證gh＝v2成立即可，故無需測質(zhì)量，選項A多余；對選項E，測速度時，用的是紙帶上的記錄點(diǎn)間的距離和打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的時間間隔，無需用秒表測量，因此選項E也多余． 2．(xx年深圳模擬)在“探究彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系”實(shí)驗中，彈簧長度的改變量可以利用刻度尺直接測量得到，而彈性勢能的大小只能通過物理原理來間接測量．現(xiàn)有兩組同學(xué)分別按如圖K5－6－1甲(讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面)和乙(讓滑塊向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上向右運(yùn)動，通過相應(yīng)的測量儀器可以測出滑塊脫離彈簧后的速度)兩組不同的測量方案進(jìn)行測量．請寫出甲圖方案中彈性勢能與小球質(zhì)量及圖中各量之間的關(guān)系Ep＝________；圖K5－6－1乙方案中除了儀器上得到滑塊脫離彈簧后的速度外還要直接測量的量為________；兩種方案的共同點(diǎn)都是將對彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對________能的測量． 圖K5－6－1 【答案】　滑塊質(zhì)量　動 【解析】由x＝v0t，h＝gt2可得小球平拋的速度v0＝x，故彈簧的彈性勢能Ep＝mv＝.乙圖方案中測速裝置能測出v0，故必須再測出滑塊的質(zhì)量，兩種方案的共同點(diǎn)是將彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對動能的測量． 3．(xx年海南卷)某同學(xué)用圖K5－6－2甲所示的實(shí)驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律．已知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間＝9.80 m/s2.實(shí)驗中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖K5－6－2乙所示．紙帶上的第一個點(diǎn)記為O，另選連續(xù)的三個點(diǎn)A、B、C進(jìn)行測量，圖中給出了這三個點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA、hB和hC的值．回答下列問題(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)： 圖K5－6－2 (1)打點(diǎn)計時器打B點(diǎn)時，重物速度的大小vB＝________m/s； (2)通過分析該同學(xué)測量的實(shí)驗數(shù)據(jù)，他的實(shí)驗結(jié)果是否驗證了機(jī)械能守恒定律？簡要說明分析的依據(jù)． 【答案】(1)3.90　(2)見解析 【解析】 (1)由勻變速直線運(yùn)動中間時刻的瞬時速度等于平均速度可知vB＝，由電源頻率為50 Hz可知T＝0.02 s，代入數(shù)據(jù)可解得vB＝3.90 m/s. (2)本實(shí)驗是利用自由落體運(yùn)動驗證機(jī)械能守恒定律，只要在誤差允許范圍內(nèi)，重物重力勢能的減少量等于其動能的增加量，即可驗證機(jī)械能守恒定律．選B點(diǎn)分析，由于mv≈7.61 m，mghB＝7.70 m，故該同學(xué)的實(shí)驗結(jié)果近似驗證了機(jī)械能守恒定律． 4．(xx年廣州調(diào)研)用如圖K5－6－3所示的裝置做“驗證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗，打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)周期為T，重錘的質(zhì)量為m，重力加速度為g. 圖K5－6－3 (1)完成下面部分實(shí)驗步驟的有關(guān)內(nèi)容 A．按圖示的裝置安裝器件； B．將打點(diǎn)計時器接到______(填“直流”或“交流”)電源上； C．先____________________，再____________，讓重錘拖著紙帶從高處自由下落 …… (2)如圖K5－6－4所示是實(shí)驗打出的紙帶，O是速度為0的點(diǎn)，A、B、C為從合適位置選取的3個連續(xù)點(diǎn)(其他點(diǎn)未畫出)，量得此3點(diǎn)與O點(diǎn)的距離分別為d1、d2、d3，取下圖中的O和______(填“A”“B”或“C”)點(diǎn)來驗證機(jī)械能守恒定律比較簡捷方便，打點(diǎn)計時器打下該點(diǎn)時重錘的動能Ek＝__________. 圖K5－6－4 【答案】(1)交流　接通打點(diǎn)計時器的電源　釋放紙帶 (2)B　m 5．某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖K5－6－5甲所示的裝置驗證機(jī)械能守恒定律．讓一個擺球由靜止開始從A位置擺到B位置，若不考慮空氣阻力，小球的機(jī)械能應(yīng)該守恒，即mv2＝mgh.直接測量擺球到達(dá)B點(diǎn)的速度v比較困難，現(xiàn)讓小球在B點(diǎn)處脫離懸線做平拋運(yùn)動，利用平拋的特性來間接地測出v.圖中，懸點(diǎn)正下方P點(diǎn)處放有水平放置的熾熱的電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動．在地面上放上白紙，上面覆蓋著復(fù)寫紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時，會在下面白紙上留下痕跡．用重垂線確定出A、B點(diǎn)的投影點(diǎn)N、M.重復(fù)實(shí)驗10次(小球每一次都從同一點(diǎn)由靜止釋放)，球的落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，圖中米尺水平放置，零刻度線與M點(diǎn)對齊．用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B 兩點(diǎn)的豎直距離，再量出M、C之間的距離s，即可驗證機(jī)械能守恒定律．已知重力加速度為g，小球的質(zhì)量為m. 圖K5－6－5 (1)根據(jù)圖K5－6－5乙可以確定小球平拋運(yùn)動時的水平射程為______cm； (2)用題中所給字母表示出小球平拋時的初速度v0＝________________； (3)用測出的物理量表示出小球從A到B過程中，重力勢能的減少量ΔEp＝__________，動能的增加量ΔEk＝__________. 【答案】(1)65.0(64.0～65.5)　(2)s　(3)mg(h1－h(huán)2)　 【解析】(1)將記錄點(diǎn)用盡量小的圓圈起來，讀出圓心處的位置為65.0(64.0～65.5)． (2)根據(jù)自由落體下落的距離可求出小球平拋運(yùn)動的時間t＝，小球平拋的初速度v0＝＝s. (3)小球從A下降到B的距離為h1－h(huán)2，重力勢能的減少量ΔEp＝mg(h1－h(huán)2)，根據(jù)第(2)問求得的速度，得動能的增加量ΔEk＝mv＝ m2＝. 6．(xx年汕頭質(zhì)檢)某同學(xué)利用如圖K5－6－6所示的器材驗證機(jī)械能守恒定律，如圖K5－6－7是該實(shí)驗得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，現(xiàn)要取A、B 兩點(diǎn)來做實(shí)驗，已知打點(diǎn)計時器每隔0.02 s打一個點(diǎn)．(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 圖K5－6－6 圖K5－6－7 請回答下列問題： (1)可以判斷，連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的______端(填“左”或“右”)； (2)若x2＝4.80 cm，則在紙帶上打下記數(shù)點(diǎn)B時的速度vB＝______m/s. (3)若x1數(shù)據(jù)也已測出，則實(shí)驗還需測出的物理量為________________________． (4)若分析實(shí)驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)重物下落過程中減少的重力勢能明顯大于其增加的動能，則可能的原因是________________________________________________________________. 【答案】(1)左　(2)1.20　(3)AB之間的距離或hAB (4)重物的質(zhì)量太小或摩擦阻力太大 7．(xx年河南模擬)在“驗證機(jī)械能守恒的實(shí)驗”中，已知打點(diǎn)計時器使用的交流電源的周期為0.02 s，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80 m/s2.該實(shí)驗選取的重錘質(zhì)量為1.00 kg，選取如圖K5－6－8所示的一段紙帶并測量出相鄰各點(diǎn)之間的距離，利用這些數(shù)據(jù)驗證重錘通過第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過程中遵從機(jī)械能守恒定律．通過計算可以得出在第2點(diǎn)位置時重錘的動能為________J；第5點(diǎn)位置重錘時的動能為________J；重錘從第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過程中重力勢能的減小量為________J. 圖K5－6－8 【答案】1.13　2.21　1.06 【解析】根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的瞬時速度等于該過程中的平均速度有： v2＝＝1.5 m/s v5＝＝2.1 m/s 在第2點(diǎn)位置時重錘的動能為：Ek2＝mv＝1.13 J 在第5點(diǎn)位置時重錘的動能為：Ek5＝mv＝2.21 J 重力做功等于重力勢能的減小量，因此有： 重錘從第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過程中重力勢能的減小量為ΔEp＝mgx25＝19.800.108 J＝1.06 J.