2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第6講 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè)

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1、2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第6講 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè) 1．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證的是重物重力勢(shì)能的減少等于它動(dòng)能的增加，以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分，這些步驟多余或錯(cuò)誤的有(　　) A．用天平稱出重物的質(zhì)量 B．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來(lái) C．把紙帶的一端固定到重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(cè)出重物下落的時(shí)間 【答案】AE 【解析】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，需驗(yàn)證重力勢(shì)能減少量mgh和動(dòng)能增加量mv2之間的大小關(guān)系，若機(jī)

2、械能守恒，則有mgh＝mv2成立，兩邊都有質(zhì)量，可約去，即驗(yàn)證gh＝v2成立即可，故無(wú)需測(cè)質(zhì)量，選項(xiàng)A多余；對(duì)選項(xiàng)E，測(cè)速度時(shí)，用的是紙帶上的記錄點(diǎn)間的距離和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔，無(wú)需用秒表測(cè)量，因此選項(xiàng)E也多余． 2．(xx年深圳模擬)在“探究彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，彈簧長(zhǎng)度的改變量可以利用刻度尺直接測(cè)量得到，而彈性勢(shì)能的大小只能通過(guò)物理原理來(lái)間接測(cè)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(dòng)，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器可以測(cè)出滑塊脫離彈

3、簧后的速度)兩組不同的測(cè)量方案進(jìn)行測(cè)量．請(qǐng)寫(xiě)出甲圖方案中彈性勢(shì)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(cè)量的量為_(kāi)_______；兩種方案的共同點(diǎn)都是將對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)________能的測(cè)量． 圖K5－6－1 【答案】　滑塊質(zhì)量　動(dòng) 【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(shì)能Ep＝mv＝.乙圖方案中測(cè)速裝置能測(cè)出v0，故必須再測(cè)出滑塊的質(zhì)量，兩種方案的共同點(diǎn)是將彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)動(dòng)能的測(cè)量． 3．(xx年海南卷)某同學(xué)用圖K5－6－2甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證

4、機(jī)械能守恒定律．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yàn)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(gè)點(diǎn)記為O，另選連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)A、B、C進(jìn)行測(cè)量，圖中給出了這三個(gè)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA、hB和hC的值．回答下列問(wèn)題(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)： 圖K5－6－2 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重物速度的大小vB＝________m/s； (2)通過(guò)分析該同學(xué)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律？簡(jiǎn)要說(shuō)明分析的依據(jù)． 【答案】(1)3.90　(2)見(jiàn)解析 【解析】 (1)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的

5、瞬時(shí)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(yàn)是利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)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(shì)能的減少量等于其動(dòng)能的增加量，即可驗(yàn)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(yàn)結(jié)果近似驗(yàn)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(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén)，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(yàn)步驟的有關(guān)內(nèi)容 A．按圖示的裝置安裝器件； B．

6、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yàn)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(gè)連續(xù)點(diǎn)(其他點(diǎn)未畫(huà)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(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律比較簡(jiǎn)捷方便，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下該點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能Ek＝__________. 圖K5－6－4 【答案】(1)交流　接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源　釋放紙帶 (2)B　m 5．某研究性學(xué)

7、習(xí)小組用如圖K5－6－5甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．讓一個(gè)擺球由靜止開(kāi)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(cè)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(dòng)，利用平拋的特性來(lái)間接地測(cè)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(shí)能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng)．在地面上放上白紙，上面覆蓋著復(fù)寫(xiě)紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫(xiě)紙上時(shí)，會(huì)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(yàn)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)

8、對(duì)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(yàn)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(dòng)時(shí)的水平射程為_(kāi)_____cm； (2)用題中所給字母表示出小球平拋時(shí)的初速度v0＝________________； (3)用測(cè)出的物理量表示出小球從A到B過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝__________，動(dòng)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

9、錄點(diǎn)用盡量小的圓圈起來(lái)，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(dòng)的時(shí)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(shì)能的減少量ΔEp＝mg(h1－h(huán)2)，根據(jù)第(2)問(wèn)求得的速度，得動(dòng)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(yàn)證機(jī)械能守恒定律，如圖K5－6－7是該實(shí)驗(yàn)得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，現(xiàn)要取A、B 兩點(diǎn)來(lái)做實(shí)驗(yàn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)．(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 圖K5－6－6 圖K5－6－7 請(qǐng)回

10、答下列問(wèn)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(shí)的速度vB＝______m/s. (3)若x1數(shù)據(jù)也已測(cè)出，則實(shí)驗(yàn)還需測(cè)出的物理量為_(kāi)_______________________． (4)若分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)重物下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能明顯大于其增加的動(dòng)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

11、或摩擦阻力太大 7．(xx年河南模擬)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)”中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yàn)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(cè)量出相鄰各點(diǎn)之間的距離，利用這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證重錘通過(guò)第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過(guò)程中遵從機(jī)械能守恒定律．通過(guò)計(jì)算可以得出在第2點(diǎn)位置時(shí)重錘的動(dòng)能為_(kāi)_______J；第5點(diǎn)位置重錘時(shí)的動(dòng)能為_(kāi)_______J；重錘從第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過(guò)程中重力勢(shì)能的減小量為_(kāi)_______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(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)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(shí)重錘的動(dòng)能為：Ek2＝mv＝1.13 J 在第5點(diǎn)位置時(shí)重錘的動(dòng)能為：Ek5＝mv＝2.21 J 重力做功等于重力勢(shì)能的減小量，因此有： 重錘從第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過(guò)程中重力勢(shì)能的減小量為ΔEp＝mgx25＝1×9.80×0.108 J＝1.06 J.