物理大一輪復(fù)習(xí)課時規(guī)范訓(xùn)練第章實驗6驗證機(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1.利用如圖所示裝置進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案,其中正確的方案是(）A．用刻度尺測出物體下落的高度h,并測出下落時間t，通過v＝gt計算出瞬時速度vB．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v＝eq\r（2gh）計算出瞬時速度vC．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,計算出瞬時速度v,并通過h＝eq\f(v2,2g）計算得出高度hD．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v解析：選D.利用g求v和h,相當(dāng)于利用機(jī)械能守恒驗證機(jī)械能守恒，A、B、C錯誤，D正確．2．某同學(xué)為驗證機(jī)械能守恒定律編排了如下實驗步驟：A．用天平稱出重物的質(zhì)量B．把紙帶固定到重物上，并把紙帶穿過打點計時器，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．用秒表測出重物下落的時間F．用毫米刻度尺測出計數(shù)點與起點的距離，記錄數(shù)據(jù)，并計算出結(jié)果，得出結(jié)論G．把打點計時器接到低壓交流電源上H．接通電源,釋放紙帶I．把打點計時器接到低壓直流電源上J．把打點計時器固定到桌邊的鐵架臺上上述實驗步驟中錯誤的是________,沒必要的是________，其余正確且必要的步驟按實驗操作順序排列是________．(均只需填步驟的代號）解析:對于物理實驗，掌握實驗原理和操作方法是最基本的要求．只有掌握了實驗原理，才能判斷出實驗步驟中哪些是錯誤的，哪些是必要的；只有親自動手進(jìn)行認(rèn)真的操作，才能正確地對實驗步驟按序排列．上述實驗步驟中錯誤的是E和I，因為實驗中不需要測定時間,打點計時器應(yīng)使用低壓交流電源．可有可無的實驗步驟是A.其余正確且必要的步驟按實驗操作順序排列是：JGBHDCF.答案:E、IAJGBHDCF3．用如圖甲所示的裝置“驗證機(jī)械能守恒定律”．(1)下列物理量需要測量的是________,通過計算得到的是________．(填寫代號)A．重錘質(zhì)量B．重力加速度C．重錘下落的高度D．與下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時速度（2)設(shè)重錘質(zhì)量為m、打點計時器的打點周期為T、重力加速度為g.圖乙是實驗得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為相鄰的連續(xù)點．根據(jù)測得的s1、s2、s3、s4寫出重錘由B點到D點勢能減少量的表達(dá)式________，動能增加量的表達(dá)式________．解析：(1)實驗中需要直接測量的是重錘下落的高度,通過計算得到的是與下落高度相對應(yīng)的重錘的瞬時速度．（2)重錘重力勢能的減少量為mg(s3－s1）,vB＝eq\f(s2，2T),vD＝eq\f(s4－s2,2T）,故重錘動能的增加量為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．“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗裝置如圖甲所示，采用重物自由下落的方法：(1）已知打點計時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．實驗中選取一條符合實驗要求的紙帶如圖乙所示，O為紙帶下落的起始點,A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)點．計算B點瞬時速度時，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)動到B點時動能的增加量等于________J，重力勢能減少量等于________J(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）．(2）實驗中，發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動能，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計時器的摩擦阻力作用，不是自由落體運(yùn)動，veq\o\al(2，B）＝2gxOB,是自由落體運(yùn)動的公式，故甲同學(xué)錯誤．打B點重物速度v＝eq\f（xAC,2T）＝eq\f（0.2323－0.1555,2×0。02)m/s＝1。92m/s重物動能的增加量ΔEk＝eq\f（1，2）mv2＝0。5×0。200×1。922J≈0.369J重物重力勢能的減少量ΔEp＝mgh＝0。200×9。80×0。1920J≈0.376J(2)克服空氣對重物和打點計時器對紙帶的阻力做功．答案：（1）乙0。3690.376(2)見解析5．如圖所示裝置可用來驗證機(jī)械能守恒定律．?dāng)[錘A栓在長L的輕繩一端，另一端固定在O點，在A上放一個小鐵片，現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時由靜止開始釋放擺錘，當(dāng)其到達(dá)最低位置時，受到豎直擋板P阻擋而停止運(yùn)動，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運(yùn)動．（1）為了驗證擺錘在運(yùn)動中機(jī)械能守恒,必須求出擺錘在最低點的速度．為了求出這一速度,實驗中還應(yīng)該測量的物理量：________________________.(2)根據(jù)測得的物理量表示擺錘在最低點的速度v＝__________________.（3)根據(jù)已知的和測得的物理量，寫出擺錘在運(yùn)動中機(jī)械能守恒的關(guān)系式為________．解析：（1)鐵片在最低點飛出時做平拋運(yùn)動，平拋的初速度即為鐵片在最低點的速度,根據(jù)平拋運(yùn)動規(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）下落到最低點過程中,鐵片重力勢能的減小量等于其重力做功，因此有：ΔEp＝mgh＝mgL(1－cosθ）動能的增量為：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)所示的實驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律,其中打點計時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)在實驗中沒有記錄交流電的頻率f,需要用實驗數(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：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為________，打出C點時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________．(2）已測得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm,s3＝10。10cm;當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?。80m/s2,實驗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點對應(yīng)的速度vB＝eq\f（s1＋s2,2T）＝eq\f(fs1＋s2,2)，C點對應(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證機(jī)械能守恒定律．一根細(xì)線系住鋼球,懸掛在鐵架臺上,鋼球靜止于A點，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)過光電門的擋光時間t可由計時器測出，取v＝eq\f（d,t)作為鋼球經(jīng)過A點時的速度．記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數(shù)t，計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk,就能驗證機(jī)械能是否守恒．（1)用ΔEp＝mgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時的鋼球球心到________之間的豎直距離．A．鋼球在A點時的頂端B．鋼球在A點時的球心C．鋼球在A點時的底端（2)用ΔEk＝eq\f(1，2)mv2計算鋼球動能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為________cm。某次測量中,計時器的示數(shù)為0。0100s,則鋼球的速度為v＝________m/s。(3)下表為該同學(xué)的實驗結(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？請說明理由．(4）請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議．解析：(2)讀數(shù)時要注意最小分度是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)因為空氣阻力會使動能的增加量ΔEk小于重力勢能的減少量ΔEp,但表中ΔEk大于ΔEp,所以不同意他的觀點．（4)據(jù)圖可看出，光電門計時器測量的是遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間，而此時遮光條經(jīng)過光電門時的速度比小球的速度大,因為它們做的是以懸點為圓心的圓周運(yùn)動,半徑不等,所以速度不能等同，而這位同學(xué)誤以為相同，從