【走向高考】（2013春季出版）高考物理總復(fù)習(xí) 5-5實(shí)驗(yàn)(一)探究動(dòng)能定理 實(shí)驗(yàn)(二)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步練習(xí) 新人教版

1、5-5實(shí)驗(yàn)(一)探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)(二)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、選擇題1在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列物理量中需要用工具測(cè)量的有()A重錘的質(zhì)量B重力加速度C重錘下落的高度D與重錘下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度答案C解析由機(jī)械能守恒定律列方程，等式兩邊都有質(zhì)量可消去，故不用測(cè)質(zhì)量，只需測(cè)重錘下落高度，計(jì)算出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度，故選C。2(2012·哈師大附中高三聯(lián)考三)如圖所示，在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列做法能夠?qū)崿F(xiàn)橡皮筋對(duì)小車做功整數(shù)倍變化的是()A釋放小車的位置等間距的變化B橡皮筋兩端固定，使橡皮筋的伸長(zhǎng)量依次加倍C橡皮筋兩端固定，使橡皮筋的長(zhǎng)度依次加倍D增加相同橡皮

2、筋的條數(shù)，使小車每次從同一位置釋放答案D解析本題考查對(duì)“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的理解。橡皮筋相同，增加其條數(shù)，并且每次從同一位置釋放可保證做功成整數(shù)倍增加。本題難度易。3某同學(xué)在做利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，拖著紙帶的小車在橡皮筋的作用下由靜止運(yùn)動(dòng)到木板底端，在此過(guò)程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的相鄰點(diǎn)間的距離變化情況是()A始終是均勻的B先減小后增大C先增大后減小 D先增大后均勻不變答案D解析橡皮筋對(duì)小車作用過(guò)程中小車速度增大，所以點(diǎn)間距增大，當(dāng)小車離開(kāi)橡皮筋后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)的間距不再變化，所以選D。4用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)的以下說(shuō)法中正確的是()

3、A必須用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間B實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，注意手提著紙帶使重物靠近計(jì)時(shí)器，先接通計(jì)時(shí)器電源，然后松開(kāi)紙帶C如果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢(shì)能有一部分消耗在紙帶摩擦上，就會(huì)造成重力勢(shì)能的變化小于動(dòng)能的變化D驗(yàn)證時(shí)，可以不測(cè)量重物的質(zhì)量或重力答案BD解析因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器， 不需要測(cè)時(shí)間，A錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢(shì)能有一部分消耗在紙帶摩擦上，造成重力勢(shì)能的減少大于動(dòng)能的增量，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)，為節(jié)約紙帶，便于測(cè)量，應(yīng)使重物靠近計(jì)時(shí)器，應(yīng)先通電后放手，B正確；因?yàn)閯?dòng)能和勢(shì)能表達(dá)式中都含有質(zhì)量，可以消去，故不需測(cè)質(zhì)量，D正確。5“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，使用電

4、磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖所示的紙帶。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來(lái)，下列說(shuō)法正確的是()A實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開(kāi)紙帶再接通電源B(s6s1)等于(s2s1)的6倍C由紙帶可求出計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速率D相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s答案C解析使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源后松開(kāi)紙帶，選項(xiàng)A錯(cuò)；T5×s0.1s，s6s15aT2，s2s1aT2，所以(s6s1)5(s2s1)，選項(xiàng)BD錯(cuò)誤；由于s2、s3已知，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間T0.1s，所以可求得計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速度，選項(xiàng)C正確。二、非選擇題6(2012·烏魯木齊高三二次測(cè)驗(yàn))某同學(xué)用下

5、面的方法做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。將木板固定在水平的桌面上，在木板虛線PP上釘兩個(gè)釘子，木塊上釘一個(gè)釘子，橡皮筋兩端分別固定在木板的釘子上。現(xiàn)將木塊拉至虛線OO處，釋放木塊，設(shè)其前端到達(dá)PP時(shí)速度為v，木塊離開(kāi)橡皮筋后滑行的距離為s。(1)如果用一根橡皮筋將木塊拉到OO處，釋放木塊，橡皮筋對(duì)木塊做的功為W，那么，當(dāng)把三根相同的橡皮筋并起來(lái)將木塊拉到OO處，釋放木塊，橡皮筋對(duì)物體所做的功為_(kāi)；(圖中兩虛線間距離很小，摩擦不計(jì))(2)用1,2,3,4,5根橡皮筋分別對(duì)木塊做功，測(cè)得木塊離開(kāi)橡皮筋后滑行的距離為s1，s2，s3，s4，s5。以橡皮筋對(duì)木塊做的功W為縱坐標(biāo)，以滑行的距離s為橫

6、坐標(biāo)，作出Ws圖象是過(guò)原點(diǎn)的直線，那么W與v的關(guān)系是_。答案(1)3W(2)Wv2解析(1)用相同的橡皮筋，把木塊拉到相同的位置，當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)到OO處時(shí)，每根橡皮筋做功相等，所以用三根橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)物塊做的總功為3W；(2)Ws圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，可得Ws，物塊滑行的過(guò)程中做勻減速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得v22as，v2s，由數(shù)學(xué)知識(shí)可得Wv2。7(2013·廣東汕頭)某同學(xué)利用圖甲中器材驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)。如圖乙是該實(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)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)可以判斷，連接重

7、物的夾子應(yīng)夾在紙帶的_端(填“左”或“右”)；(2)若x24.80cm，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hAB(4)重物的質(zhì)量太小或摩擦阻力太大解析(1)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，速度越來(lái)越大，相等時(shí)間內(nèi)的位移越來(lái)越大，則夾子應(yīng)夾在紙帶的左端。(2)打下B點(diǎn)時(shí)的速度vB1.20m/s。(3)A到B的過(guò)程，機(jī)械能守恒，則mghABmvmv，還需要測(cè)AB之間的距離hAB。(4)重物的質(zhì)量太小或摩擦阻力太

8、大而不能忽略，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。8(2012·福建四地六校聯(lián)考)測(cè)量滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的合外力是“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)要解決的一個(gè)重要問(wèn)題，為此，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：A實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，一端系在滑塊上的細(xì)繩通過(guò)轉(zhuǎn)軸光滑的輕質(zhì)滑輪掛上鉤碼，用墊塊將長(zhǎng)木板固定有定滑輪的一端墊起。調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，直至輕推滑塊后，滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)；B保持長(zhǎng)木板的傾角不變，取下細(xì)繩和鉤碼，讓滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打出點(diǎn)的分布應(yīng)該是_；(2)滑塊在勻加速下滑過(guò)程中所受的合外力大小_鉤碼

9、的重力大小(選填“大于”“等于”或“小于”)。答案(1)等間距(或均勻)(2)等于解析(1)紙帶上的不同點(diǎn)痕記錄了滑塊在不同時(shí)刻的位置和不同時(shí)間內(nèi)的位移，當(dāng)滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，點(diǎn)痕的分布應(yīng)該是等間距或均勻的。(2)懸掛鉤碼，滑塊勻速下滑時(shí)，根據(jù)滑塊的平衡條件有mgsinFfG碼0，所以G碼mgsinFf；當(dāng)保持長(zhǎng)木板的傾角不變，取下細(xì)繩和鉤碼，讓滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊受到的合外力F合mgsinFf。顯然，F(xiàn)合G碼。9(2012·南京二模)如圖a為利用氣墊導(dǎo)軌(滑塊在該導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力可忽略)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)結(jié)合以下實(shí)驗(yàn)步驟完成填空。(1)將

10、氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，并調(diào)節(jié)至水平。(2)用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。用刻度尺測(cè)出兩光電門中心之間的距離s，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光條的寬度l，見(jiàn)圖b，l為_(kāi)cm。(3)將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過(guò)光電門2。讀出滑塊分別通過(guò)光電門1和光電門2時(shí)的擋光時(shí)間t1和t2。(4)滑塊通過(guò)光電門1和光電門2時(shí)，可以確定系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動(dòng)能分別為Ek1_和Ek2_。在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過(guò)程中，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量Ep_(已知重力加速度為g)。比較_和_，若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，即可認(rèn)為機(jī)械能是守恒的。答

11、案(2)1.550(4)(Mm)()2(Mm)()2mgsEpEk2Ek1解析(2)根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知游標(biāo)尺分度為20，讀出主尺的讀數(shù)為1.5cm，游標(biāo)尺上第10條刻度線與主尺上某條刻度線對(duì)齊，故游標(biāo)尺上讀數(shù)為10×0.05mm0.050cm，讀數(shù)為1.550cm。(4)可以分別求出滑塊經(jīng)過(guò)光電門1和光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度，v1、v2，根據(jù)動(dòng)能公式有Ek1(Mm)()2，Ek2(Mm)()2，滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過(guò)程中，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量等于砝碼和托盤的重力勢(shì)能的減少量，即mgs；驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒，比較Ep、Ek2Ek1，若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相等，即可認(rèn)為機(jī)械能

12、是守恒的。10(2012·山東濰坊模擬)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。為提高實(shí)驗(yàn)精度，該同學(xué)多次改變小滑塊下落高度H的值，測(cè)出對(duì)應(yīng)的平拋運(yùn)動(dòng)水平位移x，并算出x2如下表，進(jìn)而畫出x2H圖象如圖所示：滑塊下落高度H平拋水平位移x/cm平拋水平位移平方x2/cm21h5.530.252h9.182.813h 11.7136.894h14.2201.645h15.9252.816h17.6309.767h19.0361.008h20.6424.369h21.7470.89(1)原理分析：若滑塊在下滑過(guò)程中所受阻力很小，則只要測(cè)量量滿足_，便可驗(yàn)證動(dòng)能定理。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：實(shí)驗(yàn)中獲

13、得的圖象未過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，而交在了大約(0.6h,0)處，原因是_。答案(1)x2與H成正比(2)滑塊需要克服阻力做功解析(1)若滑塊在下滑過(guò)程中所受阻力很小，由動(dòng)能定理，mgHmv2，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，xvt，hgt2，顯然x2與H成正比，即只要測(cè)量量滿足x2與H成正比，便可驗(yàn)證動(dòng)能定理。(2)實(shí)驗(yàn)中獲得的圖象未過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，而交在了大約(0.6h,0)處，原因是滑塊需要克服阻力做功。11.(2012·江蘇蘇北四星級(jí)高中聯(lián)考)用如圖實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開(kāi)始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。下圖給出

14、的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知m150g、m2150g，則(g取9.8m/s2，所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5_m/s；(2)在打點(diǎn)05過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量Ek_J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量Ep_J；(3)若某同學(xué)作出h圖象如圖，則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g_m/s2。答案(1)2.40(2)0.5760.588(3)9.70解析(1)T5×0.02s0.1s，打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5m/s2.40m/s。(2)在打點(diǎn)05過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量Ek(m1m2)v0.576J；

15、系統(tǒng)勢(shì)能的減少量Ep(m2m1)gh0.1×9.8×(0.38400.2160)J0.588J。(3)由機(jī)械能守恒定律得，(m2m1)gh(m1m2)v2，整理得，h，即圖象斜率的2倍等于重力加速度g，由作出的h圖象，可求得當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度gm/s29.70m/s2。12(2012·山東濰坊高三質(zhì)量檢測(cè))一同學(xué)在學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律后，認(rèn)為小球沿豎直光滑曲面自由下滑的過(guò)程機(jī)械能是守恒的，于是設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置加以驗(yàn)證。圖中曲面固定，底端B處切線水平且與桌的右邊緣相齊，他的實(shí)驗(yàn)步驟如下：a在木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將木板豎直立于靠近桌子右邊緣處，使小球從曲面上某點(diǎn)A由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡。b將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x固定，再使小球由A點(diǎn)靜止釋放，撞到木板上得到痕跡Pc測(cè)出OP的距離y，豎直木板向右移動(dòng)的距離L，查出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭。(1)要驗(yàn)證小球由A到B過(guò)程中機(jī)械能守恒，還需測(cè)量的物理量及符號(hào)是_。(2)用上述測(cè)量驗(yàn)證機(jī)械能守