物理大一輪復(fù)習(xí)課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練第章實(shí)驗(yàn)6驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精高效演練跟蹤檢測(cè)1.利用如圖所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案,其中正確的方案是(）A．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,并測(cè)出下落時(shí)間t，通過v＝gt計(jì)算出瞬時(shí)速度vB．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過v＝eq\r（2gh）計(jì)算出瞬時(shí)速度vC．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,計(jì)算出瞬時(shí)速度v,并通過h＝eq\f(v2,2g）計(jì)算得出高度hD．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v解析：選D.利用g求v和h,相當(dāng)于利用機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒，A、B、C錯(cuò)誤，D正確．2．某同學(xué)為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律編排了如下實(shí)驗(yàn)步驟：A．用天平稱出重物的質(zhì)量B．把紙帶固定到重物上，并把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，提升到一定高度C．拆掉導(dǎo)線,整理儀器D．?dāng)嚅_電源，調(diào)整紙帶，重做兩次E．用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間F．用毫米刻度尺測(cè)出計(jì)數(shù)點(diǎn)與起點(diǎn)的距離，記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算出結(jié)果，得出結(jié)論G．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到低壓交流電源上H．接通電源,釋放紙帶I．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到低壓直流電源上J．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到桌邊的鐵架臺(tái)上上述實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是________,沒必要的是________，其余正確且必要的步驟按實(shí)驗(yàn)操作順序排列是________．(均只需填步驟的代號(hào)）解析:對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)，掌握實(shí)驗(yàn)原理和操作方法是最基本的要求．只有掌握了實(shí)驗(yàn)原理，才能判斷出實(shí)驗(yàn)步驟中哪些是錯(cuò)誤的，哪些是必要的；只有親自動(dòng)手進(jìn)行認(rèn)真的操作，才能正確地對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟按序排列．上述實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是E和I，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中不需要測(cè)定時(shí)間,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源．可有可無的實(shí)驗(yàn)步驟是A.其余正確且必要的步驟按實(shí)驗(yàn)操作順序排列是：JGBHDCF.答案:E、IAJGBHDCF3．用如圖甲所示的裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”．(1)下列物理量需要測(cè)量的是________,通過計(jì)算得到的是________．(填寫代號(hào))A．重錘質(zhì)量B．重力加速度C．重錘下落的高度D．與下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度（2)設(shè)重錘質(zhì)量為m、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T、重力加速度為g.圖乙是實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為相鄰的連續(xù)點(diǎn)．根據(jù)測(cè)得的s1、s2、s3、s4寫出重錘由B點(diǎn)到D點(diǎn)勢(shì)能減少量的表達(dá)式________，動(dòng)能增加量的表達(dá)式________．解析：(1)實(shí)驗(yàn)中需要直接測(cè)量的是重錘下落的高度,通過計(jì)算得到的是與下落高度相對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度．（2)重錘重力勢(shì)能的減少量為mg(s3－s1）,vB＝eq\f(s2，2T),vD＝eq\f(s4－s2,2T）,故重錘動(dòng)能的增加量為eq\f(1，2)mveq\o\al(2，D)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f（1,2)meq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1(\f（s4－s2，2T)）)2－eq\f（1,2)meq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f（s2,2T）))2＝eq\f(ms4s4－2s2,8T2).答案：(1）CD（2）mg(s3－s1）eq\f（ms4s4－2s2，8T2）4．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，采用重物自由下落的方法：(1）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2,所用重物的質(zhì)量為200g．實(shí)驗(yàn)中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖乙所示，O為紙帶下落的起始點(diǎn),A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)．計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，甲同學(xué)用veq\o\al(2，B)＝2gxOB，乙同學(xué)用vB＝eq\f(xAC，2T),其中所選方法正確的是________（填“甲”或“乙”）同學(xué);根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由O運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的增加量等于________J，重力勢(shì)能減少量等于________J(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）．(2）實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)重物減少的勢(shì)能總是大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是_________________________________________。解析：（1）重物由靜止開始自由下落過程中受到空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力作用，不是自由落體運(yùn)動(dòng)，veq\o\al(2，B）＝2gxOB,是自由落體運(yùn)動(dòng)的公式，故甲同學(xué)錯(cuò)誤．打B點(diǎn)重物速度v＝eq\f（xAC,2T）＝eq\f（0.2323－0.1555,2×0。02)m/s＝1。92m/s重物動(dòng)能的增加量ΔEk＝eq\f（1，2）mv2＝0。5×0。200×1。922J≈0.369J重物重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝mgh＝0。200×9。80×0。1920J≈0.376J(2)克服空氣對(duì)重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功．答案：（1）乙0。3690.376(2)見解析5．如圖所示裝置可用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．?dāng)[錘A栓在長(zhǎng)L的輕繩一端，另一端固定在O點(diǎn)，在A上放一個(gè)小鐵片，現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時(shí)由靜止開始釋放擺錘，當(dāng)其到達(dá)最低位置時(shí)，受到豎直擋板P阻擋而停止運(yùn)動(dòng)，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運(yùn)動(dòng)．（1）為了驗(yàn)證擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒,必須求出擺錘在最低點(diǎn)的速度．為了求出這一速度,實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該測(cè)量的物理量：________________________.(2)根據(jù)測(cè)得的物理量表示擺錘在最低點(diǎn)的速度v＝__________________.（3)根據(jù)已知的和測(cè)得的物理量，寫出擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒的關(guān)系式為________．解析：（1)鐵片在最低點(diǎn)飛出時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)，平拋的初速度即為鐵片在最低點(diǎn)的速度,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知：x＝v0t，y＝eq\f(1，2）gt2，因此要想求出平拋的初速度,應(yīng)該測(cè)量遇到擋板后鐵片的水平位移x和豎直下落高度h.（2）根據(jù)鐵片做平拋運(yùn)動(dòng)有:x＝v0t①h＝eq\f（1,2)gt2②聯(lián)立①②可解得：v＝xeq\r(\f(g，2h)）。（3）下落到最低點(diǎn)過程中,鐵片重力勢(shì)能的減小量等于其重力做功，因此有：ΔEp＝mgh＝mgL(1－cosθ）動(dòng)能的增量為：ΔEk＝eq\f(1,2）mveq\o\al(2，0）根據(jù)ΔEp＝ΔEk得機(jī)械能守恒的關(guān)系式為：eq\f（gx2,4h)＝gL（1－cosθ)答案：（1)鐵片遇到擋板后鐵片的水平位移x和豎直下落高度h（2）xeq\r（\f(g,2h)）(3）eq\f(gx2，4h)＝gL(1－cosθ)6。某同學(xué)用圖（a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz,打出紙帶的一部分如圖(b）所示．該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f,需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算．（1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落,利用f和圖（b)中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為________，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________．(2）已測(cè)得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm,s3＝10。10cm;當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?。80m/s2,實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1％.由此推算出f為________Hz。解析：（1)B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vB＝eq\f（s1＋s2,2T）＝eq\f(fs1＋s2,2)，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vC＝eq\f(s2＋s3,2T)＝eq\f（fs2＋s3，2），加速度a＝eq\f(vC－vB,T)＝eq\f(f2s3－s1，2)。（2）由牛頓第二定律得mg（1－1%)＝ma,則頻率f＝eq\r(\f(21－1％g,s3－s1）)＝40Hz.答案：（1）eq\f（1，2)（s1＋s2）feq\f（1，2）(s2＋s3）feq\f(1,2）（s3－s1）f2（2)407．某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．一根細(xì)線系住鋼球,懸掛在鐵架臺(tái)上,鋼球靜止于A點(diǎn)，光電門固定在A的正下方．在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條．將鋼球拉至不同位置由靜止釋放,遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取v＝eq\f（d,t)作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度．記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢(shì)能變化大小ΔEp與動(dòng)能變化大小ΔEk,就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．（1)用ΔEp＝mgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到________之間的豎直距離．A．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端B．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心C．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端（2)用ΔEk＝eq\f(1，2)mv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小，用刻度尺測(cè)量遮光條寬度，示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為________cm。某次測(cè)量中,計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0。0100s,則鋼球的速度為v＝________m/s。(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：ΔEp/（×10－2J）4.8929。78614.6919。5929.38ΔEk/(×10－2J)5。0410。115。120。029.8他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異,認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的．你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)說明理由．(4）請(qǐng)你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議．解析：(2)讀數(shù)時(shí)要注意最小分度是1毫米，要估讀到最小分度的下一位,速度v＝eq\f(d，t）＝eq\f(1。50×10－2m,1。00×10－2s）＝1。50m/s。（3)因?yàn)榭諝庾枇?huì)使動(dòng)能的增加量ΔEk小于重力勢(shì)能的減少量ΔEp,但表中ΔEk大于ΔEp,所以不同意他的觀點(diǎn)．（4)據(jù)圖可看出，光電門計(jì)時(shí)器測(cè)量的是遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間，而此時(shí)遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的速度比小球的速度大,因?yàn)樗鼈冏龅氖且詰尹c(diǎn)為圓心的圓周運(yùn)動(dòng),半徑不等,所以速度不能等同，而這位同學(xué)誤以為相同，從