高中物理魯科版第三章拋體運動 學業(yè)分層測評9

學業(yè)分層測評(九)(建議用時：45分鐘)1．(多選)如圖6是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶．有關(guān)尺寸在圖中已注明．我們選中n點來驗證機械能守恒定律．下面舉一些計算n點速度的方法，其中正確的是()圖6A．n點是第n個點，則vn＝gnTB．n點是第n個點，則vn＝g(n－1)TC．vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)D．vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)【解析】vn應表示從(n－1)到(n＋1)間的平均速度．C、D對，A、B錯．【答案】CD2．用如圖7所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重物從高處由靜止開始下落，重物拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即能驗證機械能守恒定律．下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：【導學號：01360069】圖7A．按照圖示的裝置安裝器材；B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；C．用天平測量出重物的質(zhì)量；D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；F．根據(jù)測量的結(jié)果計算分析重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E，將其選項對應的字母填在下面的橫線上，并說明其原因：______________________________________________________________.【解析】步驟B是錯誤的，應該接到電源的交流輸出端；步驟D是錯誤的，應該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶；步驟C不必要，因為根據(jù)實驗原理，重物的動能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去．【答案】BCD，原因見解析3．“驗證機械能守恒定律”的實驗中．圖8(甲)是打點計時器打出的一條紙帶，選取其中連續(xù)的計時點標為A、B、C、…、G、H、I，對BH段進行研究．(1)已知打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________．(2)用刻度尺測量距離時如圖(乙)，讀出A、C兩點間距為________cm，B點對應的速度vB＝________m/s(保留三位有效數(shù)字)．(3)若H點對應的速度為vH，重物下落的高度為hBH，當?shù)刂亓铀俣葹間，為完成實驗，要比較eq\f(1,2)veq\o\al(2,B)與________的大小(用字母表示)．圖8【解析】(1)打點計時器電源頻率為50Hz，則每隔s打一點．(2)sAC＝－cm＝5.40cm，vB＝eq\f(sAC,2T)＝eq\f×10－2,2×m/s＝1.35m/s.(3)由動能定理有mghBH＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,H)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，得eq\f(v\o\al(2,B),2)＝eq\f(v\o\al(2,H),2)－ghBH.【答案】(1)s(2)(3)eq\f(1,2)veq\o\al(2,H)－ghBH4．在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中：(1)打點計時器所接交流電的頻率為50Hz，甲、乙兩條實驗紙帶如圖9所示，應選________紙帶好．甲乙圖9(2)若通過測量紙帶上某兩點間距離來計算某時刻的瞬時速度，進而驗證機械能守恒定律．現(xiàn)已測得甲紙帶上2、4兩點間距離為s1,0、3兩點間距離為s2，打點周期為T，為了驗證0、3兩點間機械能守恒，則s1、s2和T應滿足的關(guān)系式為________．【解析】(1)甲紙帶上第0、1兩點間距更接近2mm，故選甲紙帶好．(2)第3點處的速度v3＝eq\f(s1,2T)，打第3點時重物下落高度為s2，若機械能守恒，則mgs2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,3)，即gs2＝eq\f(s\o\al(2,1),8T2)，s2＝eq\f(s\o\al(2,1),8gT2).【答案】(1)甲(2)s2＝eq\f(s\o\al(2,1),8gT2)5．在用落體法驗證機械能守恒定律時，某小組按照正確的操作選得紙帶如圖10所示．其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點．用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中．(已知當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2，重錘質(zhì)量為m＝1kg，計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)【導學號：01360070】圖10(1)圖中的三個測量數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是________段的讀數(shù)，應記作________cm；(2)甲同學用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，他用AC段的平均速度作為B點對應的瞬時速度vB，則求得該過程中重錘的動能增加量ΔEk＝________J，重力勢能的減少量ΔEp＝________J．這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使ΔEk________ΔEp(選填“>”、“<”或“＝”)；(3)乙同學根據(jù)同一條紙帶，同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，將打點計時器打下的第一個點O記為第1個點，圖中的B是打點計時器打下的第9個點．因此他用v＝gt計算與B點對應的瞬時速度vB，求得動能的增加量ΔEk＝________J．這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使ΔEk________ΔEp(選填“>”、“<”或“＝”)．(4)上述兩種處理方法中，你認為合理的是________同學所采用的方法．(選填“甲”或“乙”)【解析】(1)毫米刻度尺讀數(shù)要估讀到毫米下一位，OC長度讀數(shù)到1毫米，不符合讀數(shù)要求．應記作cm.(2)AC段的平均速度即B點瞬時速度vB＝eq\f(AC,2T)＝eq\f(－×10－2m,2×s)＝m/s，則系統(tǒng)增加的動能ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)≈J，重力勢能減少了ΔEp＝mgeq\x\to(OB)≈J，由于摩擦力的作用，部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以ΔEk<ΔEp.(3)B是打點計時器打下的第9個點，所以B點的速度vB＝gt＝g×8×s＝m/s，動能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)≈J，這樣做把加速度按照自由落體計算，沒有考慮摩擦力的作用，而實際上，由于摩擦力的作用，加速度a<g，所以vB＝gt應大于實際對應h的速度大小，所以會使得ΔEk>ΔEp.(4)乙同學直接把加速度按照重力加速度計算，不符合事實，而且誤差大，所以合理的是甲同學．【答案】(1)OC(2)<(3)>(4)甲6．為了探究機械能守恒定律，某同學金金設計了如圖11甲所示的實驗裝置，并提供了如下的實驗器材：A．小車B．鉤碼C．一端帶滑輪的木板D．細線E．電火花計時器F．紙帶G．毫米刻度尺H．低壓交流電源I．220V的交流電源圖11(1)根據(jù)上述實驗裝置和提供的實驗器材，你認為實驗中不需要的器材是________(填寫器材序號)，還應補充的器材是________．(2)實驗中得到了一條紙帶如圖乙所示，選擇點跡清晰且便于測量的連續(xù)7個點(標號0～6)，測出0到1、2、3、4、5、6點的距離分別為d1、d2、d3、d4、d5、d6，打點周期為T.則打點2時小車的速度v2＝________；若測得小車質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m，打點1和點5時小車的速度分別用v1、v5表示，已知重力加速度為g，則驗證點1與點5間系統(tǒng)的機械能守恒的關(guān)系式可表示為________.(3)在實驗數(shù)據(jù)處理時，如果以eq\f(v2,2)為縱軸，以d為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出eq\f(v2,2)－d圖象，其圖線的斜率表示的物理量的表達式為________．【解析】(1)電火花計時器使用的是220V交流電源，因此低壓交流電源用不著；另外還需要用到天平測出小車的質(zhì)量M；(2)打點2時的速度等于1～3間的平均速度，即v2＝eq\f(d3－d1,2T)；根據(jù)機械能守恒，整個系統(tǒng)減小的重力勢能等于整個系統(tǒng)增加的動能，即mg(d5－d1)＝eq\f(1,2)(M＋m)(veq\o\al(2,5)－veq\o\al(2,1))；(3)根據(jù)mgd＝eq\f(1,2)(M＋m)v2得：eq\f(v2,2)＝eq\f