（北京專用）2020版高考物理總復習 第六章 第5講 實驗：驗證機械能守恒定律精練（含解析）

《（北京專用）2020版高考物理總復習 第六章 第5講 實驗：驗證機械能守恒定律精練（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（北京專用）2020版高考物理總復習 第六章 第5講 實驗：驗證機械能守恒定律精練（含解析）（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第5講　實驗:驗證機械能守恒定律 A組　基礎(chǔ)鞏固 1.如圖1所示,是利用自由落體運動進行“驗證機械能守恒定律”的實驗。所用的打點計時器通以50 Hz的交流電。 圖1 圖2 (1)甲同學按照正確的實驗步驟操作后,選出一條紙帶如圖2所示,其中O點為打點計時器打下的第一個點,A、B、C為三個計數(shù)點,用刻度尺測得OA=12.41 cm,OB=18.60 cm,OC=27.21 cm,在計數(shù)點A和B、B和C之間還各有一個點。已知重物的質(zhì)量為1.00 kg,取g =9.80 m/s2 。在OB段運動過程中,重物重力勢能的減少量ΔEp=　　　J;重物的動能增加量ΔEk=　　　J(結(jié)果均保留

2、三位有效數(shù)字)。? (2)該實驗沒有考慮各種阻力的影響,這屬于本實驗的　　　　　誤差(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)。由此看,甲同學數(shù)據(jù)處理的結(jié)果比較合理的應(yīng)當是ΔEp　　　　ΔEk(選填“大于”“等于”或“小于”)。? (3)乙同學想利用該實驗裝置測定當?shù)氐闹亓铀俣?。他打出了一條紙帶后,利用紙帶測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h,算出了各計數(shù)點對應(yīng)的速度v,以h為橫軸,以12v2為縱軸畫出了如圖3所示的圖線。由于圖線沒有過原點,他又檢查了幾遍,發(fā)現(xiàn)測量和計算都沒有出現(xiàn)問題,其原因可能是　　　　　　　　　　　　。乙同學測出該圖線的斜率為k,如果不計一切阻力,則當?shù)氐闹亓铀俣萭

3、 　　　　 k(選填“大于”“等于”或“小于”)。? 圖3 (4)丙同學利用該實驗裝置又做了其他探究實驗,分別打出了4條紙帶①、②、③、④,其中只有一條是做“驗證機械能守恒定律”的實驗時打出的。為了找出該紙帶,丙同學在每條紙帶上取了點跡清晰的、連續(xù)的4個點,用刻度尺測出相鄰兩個點間的距離依次為x1、x2、x3。請你根據(jù)下列x1、x2、x3的測量結(jié)果確定該紙帶為　　　。(取g =9.80 m/s2)? ①6.05 cm,6.10 cm,6.06 cm ②4.96 cm,5.35 cm,5.74 cm ③4.12 cm,4.51 cm,5.30 cm ④6.10 cm,6.58

4、cm,7.06 cm 答案　(1)1.82　1.71　 (2)系統(tǒng)　大于　 (3)先釋放重物再接通打點計時器　等于　 (4)② 解析　(1)ΔEp=mg·OB=1.00×9.80×18.60×10-2 J≈1.82 J,ΔEk=12mv2=12m·(ACtAC)2=12×1.00×[(27.21-12.41)×10-20.02×4]2 J≈1.71 J (2)由于各種阻力影響,使得重物重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能,ΔEp>ΔEk,這是由本裝置所決定的,是系統(tǒng)誤差。 (3)由圖3知h=0時,v>0,說明在打第一個點時,重物已有速度,可能是先釋放重物再接通打點計時器電源造成的。

5、從直線上任取兩點(h1,v122),(h2,v222),由機械能守恒定律有:mg(h2-h1)=12m(v22-v12),g=v22-v122(h2-h1)=k。 (4)本實驗中若不計各種摩擦阻力,重物帶動紙帶做自由落體運動,相鄰兩點間隔之差應(yīng)相等即Δx=x2-x1=x3-x2=gT2=9.80×0.022 m=0.392 cm,只有②滿足條件。 2.如圖1所示,將打點計時器固定在鐵架臺上,用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落,利用此裝置可“驗證機械能守恒定律”。 圖1 (1)已準備的器材有:打點計時器(帶導線)、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物,此外還必需的器材是　　　(只

6、有一個選項符合要求,填選項前的符號)。? A.直流電源、天平及砝碼 B.直流電源、刻度尺 C.交流電源、天平及砝碼 D.交流電源、刻度尺 (2)安裝好實驗裝置,正確進行實驗操作,從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶,如圖2所示(其中一段紙帶圖中未畫出)。圖中O點為打出的起始點,且速度為零。選取在紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F、G作為計數(shù)點。其中測出D、E、F點距起始點O的距離如圖2所示。已知打點計時器打點周期為T=0.02 s。由此可計算出打E點時重物的瞬時速度vE=　　　m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。? 圖2 (3)若已知當?shù)刂亓铀俣葹間,代入圖2中所測的數(shù)據(jù)進行

7、計算,并將12vE2與　　　進行比較(用題中所給字母表示),即可在誤差范圍內(nèi)驗證,從O點到E 點的過程中機械能是否守恒。? (4)某同學進行數(shù)據(jù)處理時不慎將紙帶前半部分損壞,找不到打出的起始點O了,如圖3所示。于是他利用剩余的紙帶進行如下的測量:以A點為起點,測量各點到A點的距離h,計算出重物下落到各點的速度v,并作出v2-h圖像。圖4中給出了a、b、c三條直線,他作出的圖像應(yīng)該是圖線　　　;由圖像得出,A點到起始點O的距離為　　　cm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。? 圖3 圖4 (5)某同學在家里做“驗證機械能守恒定律”的實驗,他設(shè)計的實驗裝置如圖5所示,用細線的一端系住一個較重

8、的小鐵鎖(可看成質(zhì)點),另一端纏系在一支筆上,將筆放在水平桌面的邊上,用較重的書壓住。將鐵鎖拉至與桌面等高處(細線拉直),然后自由釋放。在筆的正下方某合適位置放一小刀,鐵鎖經(jīng)過時,細線立即被割斷,鐵鎖繼續(xù)向前運動,落在水平地面上。測得水平桌面高度為h,筆到鐵鎖的距離為l,筆到鐵鎖落地的水平距離為s。若滿足s2=　　　(用l、h表示),即可驗證鐵鎖從釋放至運動到筆的正下方的過程中機械能守恒。? 圖5 答案　(1)D　(2)3.04　(3)gh2　(4)a　10.0　(5)4l(h-l) 解析　(1)打點計時器是采用交流電源供電的;實驗中需要用刻度尺來測量紙帶上的點間距;本實驗不需要測量重物質(zhì)量,所以不需要天平; (2)vE=h3-h12T=3.04 m/s; (3)根據(jù)機械能守恒可知,重力勢能的減少量等于動能的增加量,mgh2=12mvE2-0,則12vE2=gh2; (4)由于選取A點作為起點,則起點處速度不為0,即h=0時v>0,故應(yīng)為圖線a;圖線a的橫截距的絕對值表示A點到真實起點O的距離,由圖像可知,A點到起始點O的距離為10.0 cm; (5)第一段圓周運動,由動能定理可知,mgl=12mv2-0,第二段平拋運動,水平方向:s=vt,豎直方向:h-l=12gt2,解得s=2l(h-l),則s2=4l(h-l)。 6