浙江省2024-2025學(xué)年高中物理第十章課時(shí)訓(xùn)練3探究做功與物體速度變化的關(guān)系和驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律含解析

PAGE7-課時(shí)訓(xùn)練3探究做功與物體速度變更的關(guān)系和驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律基礎(chǔ)鞏固1.“探究做功與物體速度變更的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置如圖所示,用該裝置做試驗(yàn)時(shí),(1)下列步驟中,不行缺少的操作是(填字母)。

A.測出小車的質(zhì)量B.測出橡皮筋的伸長量C.用量角器測出長木板的傾角D.變更橡皮筋條數(shù)后將小車從同一位置釋放(2)試驗(yàn)中,要求通過調(diào)整木板的傾角來平衡摩擦阻力,推斷摩擦阻力已被平衡的方法是(填字母)。

A.不連接紙帶時(shí)釋放小車,小車能夠下滑B.不連接紙帶時(shí)輕推小車,小車能夠勻速下滑C.釋放小車后,拖著紙帶的小車能夠下滑D.輕推一下小車,拖著紙帶的小車能夠勻速下滑答案:(1)D(2)D2.(2024·東陽中學(xué)期中)在“探究功與物體速度變更的關(guān)系”試驗(yàn)時(shí),小車在橡皮筋彈力的作用下被彈出,沿木板滑行,試驗(yàn)裝置如圖1所示。(1)關(guān)于試驗(yàn)中的操作或分析,下列敘述正確的是。

A.試驗(yàn)中所選用橡皮筋的規(guī)格要一樣B.試驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一樣C.小車在橡皮筋的作用下保持無初速度彈出D.每次試驗(yàn)必需設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的詳細(xì)數(shù)值(2)試驗(yàn)中,甲、乙兩位同學(xué)的試驗(yàn)操作均正確。甲同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了W-v圖象,如圖2甲,并由此圖線得出“功與速度的平方確定成正比”的結(jié)論。乙同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了W-v2圖象,如圖2乙,并由此也得出“功與速度的平方確定成正比”的結(jié)論。關(guān)于甲、乙兩位同學(xué)的分析,你的評價(jià)是。

A.甲的分析不正確,乙的分析正確B.甲的分析正確,乙的分析不正確C.甲和乙的分析都正確D.甲和乙的分析都不正確解析:(1)試驗(yàn)中干脆去測量一個(gè)正做變速運(yùn)動(dòng)物體所受的拉力是很困難的。橡皮筋拉動(dòng)小車的彈力雖然是個(gè)變力,但這個(gè)彈力做的功數(shù)值上就等于橡皮筋發(fā)生形變時(shí)所具有的彈性勢能,而這個(gè)彈性勢能又與橡皮筋的形變量相對應(yīng);橡皮筋的形變量確定,這個(gè)彈力做的功就是確定的。試驗(yàn)時(shí),我們增加相同的橡皮筋的數(shù)量,使功的大小成倍數(shù)增加,每次試驗(yàn)不必設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的詳細(xì)數(shù)值,但是試驗(yàn)中所選用橡皮筋的規(guī)格要一樣,故A正確,D錯(cuò)誤;每次試驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長度確定要保持一樣,故B錯(cuò)誤;每次小車在橡皮筋的作用下保持無初速度彈出,所以C正確。(2)依據(jù)甲圖,得到W=avn,式子中a為比例系數(shù),n為指數(shù);當(dāng)n=1時(shí),圖線為直線;當(dāng)n<1時(shí),圖線向下彎曲;當(dāng)n>1時(shí),圖線向上彎曲;甲圖圖線向上彎曲,故表達(dá)式W=avn中n為大于1的隨意數(shù)值,不能得出功與速度的平方確定成正比的結(jié)論;而乙圖中,W與v2成正比,故A正確,B,C,D錯(cuò)誤。答案:(1)AC(2)A3.如圖甲,在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)中:(1)除鐵架臺、鐵夾、溝通電源、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和重物外,還需選用的儀器是。

A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.彈簧測力計(jì)(2)某同學(xué)在一次試驗(yàn)中得到了一條紙帶,下列正確的是。

A.試驗(yàn)所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,應(yīng)接在6V直流電源上B.試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放重物,再接通電源C.紙帶上點(diǎn)密集的一端是與重物相連的D.選擇紙帶時(shí)應(yīng)留意點(diǎn)跡清楚,第一、二點(diǎn)的間距約為2cm(3)某同學(xué)一次試驗(yàn)中測得如圖乙所示三段位移,O點(diǎn)為起始點(diǎn),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)間隔為T,則他須要驗(yàn)證O到C過程的機(jī)械能守恒表達(dá)式為。

解析:(1)為了測得重物下落的速度,須要用刻度尺測出紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,而時(shí)間是由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來算出;由于要驗(yàn)證的等式兩邊質(zhì)量可以約去,故不須要天平;試驗(yàn)用不到彈簧測力計(jì),故ACD錯(cuò)誤,B正確。(2)試驗(yàn)所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,應(yīng)接在4～6V溝通電源上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源,再釋放重物,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;紙帶上點(diǎn)密集的一端是與重物相連的,選項(xiàng)C正確;選擇紙帶時(shí)應(yīng)留意點(diǎn)跡清楚,第一、二點(diǎn)的間距約為2mm,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(3)從紙帶上可以看出O點(diǎn)為打出來的第一個(gè)點(diǎn),速度為0,重物自由下落,初速度為0,重力勢能削減量ΔEp=mg(s0+s1);利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論vC=xAE4T則動(dòng)能的增加量為ΔEk=12mvC2=12m因此只須要驗(yàn)證mg(s0+s1)=12m(s1即g(s0+s1)=(s答案:(1)B(2)C(3)g(s0+s1)=(4.(1)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn),已有鐵架臺、鐵夾、電源、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,還必需選取的器材是。

(2)某同學(xué)在試驗(yàn)過程中,①在重錘的正下方地面鋪海綿;②調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔連線為豎直;③重復(fù)多次試驗(yàn)。以上操作可減小試驗(yàn)誤差的是(填序號)。

答案:(1)BD(2)②③5.如圖甲所示,某同學(xué)用自由落體法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”,從圖示位置由靜止釋放紙帶連接的重物。(1)圖中操作不合理的地方是。

(2)除了圖中器材外,下列器材中還必需選取的有。

A.秒表 B.刻度尺 C.干電池 (3)本試驗(yàn)所取的重力加速度g的值,應(yīng)當(dāng)。

A.取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際g值B.依據(jù)打出的紙帶,用Δx=gT2求出C.近似取10m/s2(4)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器溝通電源的頻率為50Hz,如圖乙為打出的一條紙帶的一部分,A,B,C為打出的連續(xù)的三個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn),用刻度尺量得,xAB=4.15cm,xBC=4.53cm,則打下B點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小vB=m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

解析:(1)由題圖可知,不合理的地方為重物釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn),導(dǎo)致紙帶可運(yùn)用長度太短。(2)本試驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)測速度,不須要秒表,但須要測量重物下落的距離,所以須要刻度尺,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用的是溝通電源,不須要干電池,故A,C錯(cuò)誤,B正確。(3)本試驗(yàn)的g值應(yīng)取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際值,因?yàn)轵?yàn)證機(jī)械能守恒,所以計(jì)算重物的重力勢能削減量時(shí),須要當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?故A正確,B,C錯(cuò)誤。(4)頻率為50Hz,打點(diǎn)周期為T=1f=0.02s,依據(jù)紙帶處理方法可知,B點(diǎn)的速度為AC段的平均速度,則vB=xAB+xBC答案:(1)重物釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(2)B(3)A(4)2.17實(shí)力提高6.如圖甲所示為某物理試驗(yàn)小組做“探究功與速度變更的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置(說明:試驗(yàn)中橡皮筋型號相同)。(1)關(guān)于橡皮筋做功,下列說法正確的是。

A.橡皮筋做功的詳細(xì)值可以干脆測量B.橡皮筋在小車運(yùn)動(dòng)的全程中始終做功C.通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加D.若橡皮筋伸長量變?yōu)樵瓉淼?倍,則橡皮筋做功也增加為原來的2倍(2)試驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條、……合并起來掛在小車的前端進(jìn)行多次試驗(yàn),每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫判≤嚒Ｏ鹌そ顚π≤囎龉蠖剐≤嚝@得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測出,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz。依據(jù)第4次的紙帶(如圖乙所示)求得小車獲得的速度為m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(3)若依據(jù)多次測量數(shù)據(jù)畫出的W-v草圖如圖丙所示,依據(jù)圖線形態(tài),可知對W與v的關(guān)系作出的猜想確定不正確的是(多選)。

A.W∝v B.W∝1C.W∝v2 D.W∝v3解析:(1)試驗(yàn)中每條橡皮筋做功的詳細(xì)值無法干脆測量,但是采納相同的橡皮筋,保證每條橡皮筋做功相同,就能以每條橡皮筋做的功為單位進(jìn)行探討,A錯(cuò)誤;橡皮筋復(fù)原原長后,不再對小車產(chǎn)生彈力,不再對小車做功,B錯(cuò)誤;依據(jù)A選項(xiàng)的分析可知,通過變更橡皮筋的數(shù)目,可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加,C正確;依據(jù)彈性勢能表達(dá)式Ep=12kx2錯(cuò)誤。(2)小車先在橡皮筋的拉力作用下加速,當(dāng)橡皮筋復(fù)原原長后,小車不再受拉力,將做勻速運(yùn)動(dòng),依據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求得小車速度v=ΔxΔt=4(3)依據(jù)數(shù)學(xué)學(xué)問可知,W∝v2和W∝v3函數(shù)圖象均可能是圖中的形態(tài);而W∝1v是反比例函數(shù),不行能是圖中的形態(tài);W∝v答案:(1)C(2)2.0(3)AB7.圖中甲、乙兩圖都是用來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的裝置示意圖。(1)比較甲、乙兩圖,某同學(xué)認(rèn)為乙圖裝置較好,其理由如下列所述,其中正確的是(填字母)。

A.電火花計(jì)時(shí)器打點(diǎn)更精確B.減小了空氣阻力對試驗(yàn)的影響C.可以節(jié)約紙帶,讓點(diǎn)跡更為密集D.保證物體從靜止釋放,避開因紙帶抖動(dòng)而造成摩擦增大(2)試驗(yàn)中發(fā)覺重物增加的動(dòng)能略小于削減的重力勢能,其主要緣由是(填字母)。

A.重物的質(zhì)量過大B.重物的體積過小C.電源的電壓偏低D.重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力(3)從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn),測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h,并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2,以v22為縱軸,以h為橫軸,依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v22-h圖線,則在誤差允許的范圍內(nèi)該圖線是解析:(1)因?yàn)橛脢A子固定紙帶,可以避開用手握紙帶時(shí)手的抖動(dòng)的弊端。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電火花計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)精度是相同的。(2)重物的質(zhì)量大,體積小,所受空氣阻力小,能減小誤差。電壓凹凸與試驗(yàn)誤差無關(guān)。(3)從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn),測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h,并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2,則需驗(yàn)證的關(guān)系式是mgh=12mv2,故在誤差允許的范圍內(nèi),v2答案:(1)D(2)D(3)過原點(diǎn)的一條傾斜直線重力加速度g8.(1)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)中,下列物理量中須要用工具測量的有,通過計(jì)算得到的有。

A.重物的質(zhì)量B.重力加速度C.重物下落的高度D.與重物下落高度對應(yīng)的重物瞬時(shí)速度(2)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)中,有如下可供選擇的試驗(yàn)器材:A.鐵架臺B.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及復(fù)寫紙C.紙帶D.低壓直流電源E.天平F.秒表G.導(dǎo)線H.開關(guān)①其中不必要的器材是;

②上面還缺少的器材是。

I.低壓溝通電源J.220V溝通電源K.刻度尺L.重物M.量角器(3)如圖中甲、乙兩圖都是運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的裝置示意圖,已知該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz。①這兩圖相比較,(選填“甲”或“乙”)裝置較好;

②丙圖是采納較好的裝置并按正確的試驗(yàn)步驟進(jìn)行試驗(yàn)打出的一條紙帶,假如1,2兩點(diǎn)之間距離約等于2mm,可以說明1點(diǎn)的速度等于。

解析:(1)A.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí),是驗(yàn)證削減的重力勢能與增加的動(dòng)能相等,即mgh=12mv22-12mv1B.重力加速度是和地球有關(guān)的一個(gè)物理量,在地球表面認(rèn)為等于9.8m/s2;C.重物下落的高度須要借助于刻度尺來測量;D.利用中點(diǎn)時(shí)刻的速度等于平均速度可以計(jì)算出重物瞬時(shí)速度,故分別選C和D。(2)①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)用的是溝通電,所以不須要低壓直流電源,由于驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)公式前后都有質(zhì)量,所以不須要測量質(zhì)量