高考物理一輪總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)、探究 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2
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1、高考物理一輪總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)、探究 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2 1.關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,以下說法正確的是( ) A.實(shí)驗(yàn)中摩擦是不可避免的,因此紙帶越短越好,因?yàn)榧垘г蕉?,克服摩擦力做的功就越小,誤差就越小 B.稱出重錘的質(zhì)量,是不可缺少的步驟 C.紙帶上第1、2兩點(diǎn)間距若不接近2mm,無論怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)誤差一定較大 D.處理打完點(diǎn)的紙帶時(shí),可以直接利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)跡,而不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”的方法 2.在用落體法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告
2、中,顯示重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減少的重力勢能,則出現(xiàn)這一問題的可能原因是( ) A.重錘的質(zhì)量測量錯(cuò)誤 B.用公式vt=gt計(jì)算各點(diǎn)的速度 C.交流電源的頻率不等于50Hz D.重錘下落時(shí)受到的阻力過大 3.實(shí)驗(yàn)時(shí),計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80m/s2,測得所用重錘的質(zhì)量為1.00kg,甲、乙、丙三位同學(xué)分別用同一裝置打出三條紙帶,量出各紙帶上第1、2兩點(diǎn)間的距離分別為1.8mm、1.9mm、2.5mm,可以看出其中肯定有一個(gè)學(xué)生在操作上有錯(cuò)誤,這位同學(xué)是________,操作錯(cuò)誤是________,若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行
3、測量,量得連續(xù)3點(diǎn)A、B、C到第1點(diǎn)之間的距離分別是AO=15.55cm,BO=19.20cm,CO=23.30cm,則計(jì)時(shí)器打下B點(diǎn)時(shí),重錘重力勢能的減少量為________ J,重錘增加的動(dòng)能是________ J. 4.用如圖所示的裝置驗(yàn)證小球做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒,圖中O為釋放小球的位置,A、B、C、D為固定速度傳感器的位置且與O在同一條豎直線上. 第4題圖 (1)若當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,還需要測量的物理量有____________. A.小球的質(zhì)量m B.小球下落到每一個(gè)速度傳感器時(shí)的速度v C.小球下落到每一個(gè)速度傳感器時(shí)下落的高度h D.小球下
4、落到每一個(gè)速度傳感器時(shí)所用的時(shí)間t (2)作出v2-h圖象,由圖象算出其斜率k,當(dāng)k=____________可以認(rèn)為小球下落過程中機(jī)械能守恒. (3)寫出對(duì)減小本實(shí)驗(yàn)誤差有益的一條建議:________________________________________________________________________________________________________. 5.某課外活動(dòng)小組利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律. (1)某同學(xué)用20分度游標(biāo)卡尺測量小球的直徑,讀數(shù)如圖甲所示,小球直徑為____________cm. 圖乙所示彈射裝置將小球豎直向上
5、拋出,先后通過光電門A、B,計(jì)時(shí)裝置測出小球通過A、B的時(shí)間分別為2.55ms、5.15ms,由此可知小球通過光電門A、B時(shí)的速度分別為vA、vB,其中vA=____________m/s. 甲 乙 第5題圖 (2)用刻度尺測出光電門A、B間的距離h,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,只需比較____________是否相等,就可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒(用題目中涉及的物理量符號(hào)表示). (3)通過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),小球通過光電門A的時(shí)間越短,(2)中要驗(yàn)證的兩數(shù)值差越大.試分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要原因是____________. 6.學(xué)生實(shí)驗(yàn)“用DIS研
6、究機(jī)械能守恒定律”的裝置如圖(a)所示,某組同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中,選擇DIS以圖象方式顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,所顯示的圖象如圖(b)所示.圖象的橫軸表示小球距D點(diǎn)的高度h,縱軸表示擺球的重力勢能EP、動(dòng)能Ek或機(jī)械能E.試回答下列問題: (1)在定量研究機(jī)械能守恒定律之前需要進(jìn)行定性研究的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中用到圖中的定位擋片,它的作用是________. (A)保證小球每次從同一高度釋放. (B)保證小球每次擺到同一高度. (C)觀察受到阻擋后小球能否擺到另外一側(cè)接近釋放時(shí)的同一高度. (D)觀察受到阻擋前后小球在兩側(cè)用時(shí)是否相同. (2)圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,傳感器K的名稱是_________
7、___. (3)圖(b)的圖象中,表示小球的重力勢能EP、動(dòng)能Ek、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是______________________(按順序填寫相應(yīng)圖線所對(duì)應(yīng)的文字). (a) (b) 第6題圖 7.如圖所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.現(xiàn)有的器材為: 第7題圖 帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶,帶鐵夾的重錘、天平. 回答下列問題: (1)為完成此實(shí)驗(yàn),除了所給的器材外,還需要的器材有____________.(填入正確選項(xiàng)前的字母) A.米尺 B.秒表 C.0~12 V的直流電源 D.0
8、~12 V的交流電源 (2)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟: A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器材 B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上 C.用天平測出重錘的質(zhì)量 D.先接通電源,后釋放紙帶,打出一條紙帶 E.測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離 F.根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動(dòng)能 其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是____________. (3)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有________________________________________________________.(寫出兩個(gè)原因) 8.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量m=
9、1.00kg的重物自由下落,帶動(dòng)紙帶打出一系列的點(diǎn),如圖所示.相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s;(g=9.8m/s2,計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保留2位有效數(shù)字) (1)從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中物體的動(dòng)能增加量ΔEK=____________J,勢能減少量ΔEP=____________J; (2)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn),數(shù)值上ΔEK<ΔEP,這是因?yàn)樵谥劐N下落過程中存在著阻力的作用.我們可以通過該實(shí)驗(yàn)裝置測 定該阻力的大小,方法如下:先通過紙帶測得下落的加速度a=____________m/s2.再根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算出重錘在下落的過程中受到的平均阻力f=____________N. 第8
10、題圖 9.某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖(a)所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.讓一個(gè)擺球由靜止開始從A位置擺到B位置(O點(diǎn)正下方),若不考慮空氣阻力,小球的機(jī)械能應(yīng)該守恒,即mv2=mgh.直接測量擺球到達(dá)B點(diǎn)的速度v比較困難.現(xiàn)讓小球在B點(diǎn)處脫離懸線做平拋運(yùn)動(dòng),利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來間接地測出v. 第9題圖 如圖(a)中,懸點(diǎn)正下方P點(diǎn)處放有水平放置熾熱的電熱絲,當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易瞬間被燒斷,小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng).在地面上放上白紙,上面覆蓋著復(fù)寫紙,當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時(shí),會(huì)在下面白紙上留下痕跡.用重垂線確定出A、B點(diǎn)的投影點(diǎn)N、M.重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次(小球每一次都從同一點(diǎn)由
11、靜止釋放),球的落點(diǎn)痕跡如圖(b)所示,圖中米尺水平放置,零刻度線與M點(diǎn)對(duì)齊.用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B兩點(diǎn)的豎直距離,再量出M、C之間的距離x,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.已知重力加速度為g,小球的質(zhì)量為m. (1)根據(jù)圖(b)可以確定小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離為________cm. (2)用題中所給字母表示出小球平拋時(shí)的初速度v0=________. (3)用測出的物理量(即題中所給字母)表示出小球從A到B過程中,重力勢能的減少量ΔEp=________,動(dòng)能的增加量ΔEk=________. 課時(shí)作業(yè)(二十一) 實(shí)驗(yàn)、探究:驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1.
12、D 【解析】 由實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟知,紙帶過短就無法獲得足夠多的測量數(shù)據(jù),故A錯(cuò).不需要測得重錘重力,就可以通過v2/2=gh來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒.C項(xiàng)說法沒有道理,故C錯(cuò). 2.BC 【解析】 重錘的質(zhì)量大小不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,故A錯(cuò).考慮阻力作用,重錘的實(shí)際加速度要偏低,故B正確,頻率不等于50Hz,如果計(jì)算時(shí)采用50Hz,可能出現(xiàn)此結(jié)果,故C正確.重錘受到阻力過大,加速度會(huì)減小,動(dòng)能應(yīng)該略小于勢能才對(duì),故D錯(cuò). 3.丙 先放開紙帶后接通電源 1.88 1.88 【解析】 由于2.5比1.8和1.9大的多,所以丙錯(cuò),數(shù)值偏大,說明打點(diǎn)時(shí)已有初速度,故應(yīng)為先放開了紙帶后接通電源.通過B
13、點(diǎn)時(shí)重力勢能減小量ΔEp為: ΔEp=mgh=1×9.8×0.192=1.88J vB=≈1.94m/s,所以Ek=mv=×1×1.942≈1.88J. 4.(1)BC (2)2g (3)相鄰速度傳感器間的距離適當(dāng)大些,選用質(zhì)量大,體積小的球做實(shí)驗(yàn)等. 【解析】 根據(jù)驗(yàn)證機(jī)械能守恒公式 mgh1+mv=mgh2+mv 由公式可知; 只需要測量小球下落到每一個(gè)傳感器的速度V及高度h即可. 由公式mgh=mv2,即v2=2g·h可知. v2-h(huán)圖象是一條直線,且斜率k為2g. 由于空氣阻力的存在,所以相鄰傳感器間的距離適當(dāng)大些,選用質(zhì)量大,體積小的小球等都可以減小空氣阻力的影響.
14、 5.(1)1.020 4.0 (2)gh與 (3)空氣阻力,速度越大,阻力越大. 【解析】 游標(biāo)卡尺為20分度,則一格為厘米,由圖可知,零刻度在“1”的右側(cè),且第四格的刻度線對(duì)齊,則1+×4=1.02厘米,由于時(shí)間極短,可視為勻速通過.vA====4.0m/s,根據(jù)機(jī)械能守恒定律公式:mv=mv+mgh,即gh= v-v,即可證明機(jī)械能守恒,小球上升過程中受到空氣阻力的作用,速度越大,所受阻力越大. 6.(1)C (2)光電門傳感器 (3)乙、丙和甲 【解析】 (1)用DIS研究機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)中,定位片的作用是用來觀測受到阻擋后小球能否擺到另外一側(cè)接折釋放時(shí)的同一
15、高度;(2)傳感器k為光電門傳感器,用來測小球經(jīng)過D點(diǎn)時(shí)的速度;(3)小球機(jī)械能守恒,甲表示機(jī)械能E;距離D點(diǎn)越近,小球重力勢能越低,動(dòng)能越大,故乙表示小球重力勢能,丙表示小球動(dòng)能. 7.(1)AD (2)B (3)見解析 【解析】 (1)驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn),即重力勢能減小量等于動(dòng)能的增加量,要用米尺測出下落的位移,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要接在0~12V的交變電源; (2)很明顯,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要接在“交流輸出”上,B錯(cuò); (3)誤差產(chǎn)生的原因:紙帶與計(jì)時(shí)器之間有摩擦,米尺上讀數(shù)誤差等. 8.(1)1.55 1.56 (2)9.50 0.30 【解析】 EKB=mv vB====1
16、.76m/s 所以EKB=×1.00×1.76J=1.55J EP=mgh=1.00×9.8×15.93×10-2J=15.6J 由ΔS=at2可知: a== =9.50m/s2 mg-f=ma, 可知f=0.30N. 9.(1)64.7(64.0~65.5) (2)x· (3)mg(h1-h(huán)2) 【解析】 (1)用一個(gè)最小的圓圈起所有小球落點(diǎn),圓的圓心即為小球落點(diǎn)的平均位置,然后讀出圓心對(duì)應(yīng)刻度的值即為小球平拋的水平距離,為64.7cm.(2)由h2=gt2和x=v0t可得v0=x·.(3)由A到B過程中,小球重力勢能的減少量為ΔEp=mg(h1-h(huán)2),動(dòng)能的增加量 ΔEk=mv=.
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