高三物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)一探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)二驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律習(xí)題新人教版

1、【走向高考】2016屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 第5講實(shí)驗(yàn)(一)探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)(二)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律習(xí)題 新人教版一、選擇題1在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列物理量中需要用工具測(cè)量的有()A重錘的質(zhì)量B重力加速度C重錘下落的高度D與重錘下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度答案C解析由機(jī)械能守恒定律列方程，等式兩邊都有質(zhì)量可消去，故不用測(cè)質(zhì)量，只需測(cè)重錘下落高度，計(jì)算出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度，故選C。2.如圖所示，在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列做法能夠?qū)崿F(xiàn)橡皮筋對(duì)小車做功整數(shù)倍變化的是()A釋放小車的位置等間距的變化B橡皮筋兩端固定，使橡皮筋的伸長量依次加倍C橡皮筋兩端固定，使橡皮筋的長度依

2、次加倍D增加相同橡皮筋的條數(shù)，使小車每次從同一位置釋放答案D解析本題考查對(duì)“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的理解。橡皮筋相同，增加其條數(shù)，并且每次從同一位置釋放可保證做功成整數(shù)倍增加。本題難度易。3某同學(xué)在做利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，拖著紙帶的小車在橡皮筋的作用下由靜止運(yùn)動(dòng)到木板底端，在此過程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的相鄰點(diǎn)間的距離變化情況是()A始終是均勻的B先減小后增大C先增大后減小D先增大后均勻不變答案D解析橡皮筋對(duì)小車作用過程中小車速度增大，所以點(diǎn)間距增大，當(dāng)小車離開橡皮筋后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)的間距不再變化，所以選D。4“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，使用電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(

3、所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖所示的紙帶。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來，下列說法正確的是()A實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開紙帶再接通電源B(s6s1)等于(s2s1)的6倍C由紙帶可求出計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速率D相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s答案C解析使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源后松開紙帶，選項(xiàng)A錯(cuò)；T5×s0.1s，s6s15aT2，s2s1aT2，所以(s6s1)5(s2s1)，選項(xiàng)BD錯(cuò)誤；由于s2、s3已知，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間T0.1s，所以可求得計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速度，選項(xiàng)C正確。5用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)的以下說法中正確的是()A必須用秒

4、表測(cè)出重物下落的時(shí)間B實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，注意手提著紙帶使重物靠近計(jì)時(shí)器，先接通計(jì)時(shí)器電源，然后松開紙帶C如果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢(shì)能有一部分消耗在紙帶摩擦上，就會(huì)造成重力勢(shì)能的變化小于動(dòng)能的變化D驗(yàn)證時(shí)，可以不測(cè)量重物的質(zhì)量或重力答案BD解析因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器， 不需要測(cè)時(shí)間，A錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢(shì)能有一部分消耗在紙帶摩擦上，造成重力勢(shì)能的減少大于動(dòng)能的增量，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)，為節(jié)約紙帶，便于測(cè)量，應(yīng)使重物靠近計(jì)時(shí)器，應(yīng)先通電后放手，B正確；因?yàn)閯?dòng)能和勢(shì)能表達(dá)式中都含有質(zhì)量，可以消去，故不需測(cè)質(zhì)量，D正確。二、非選擇題6(2014·嘉興模擬)某同

5、學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(頻率50Hz)記錄下質(zhì)量為m1kg物體從一定高度下落的運(yùn)動(dòng)情況，通過打出的紙帶他想判斷在此過程中機(jī)械能是否守恒。(當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.8m/s2)(1)請(qǐng)計(jì)算A點(diǎn)速度_m/s，A到B過程中重力勢(shì)能變化是_J。(2)請(qǐng)根據(jù)你的計(jì)算分析在誤差允許的范圍內(nèi)此過程機(jī)械能是否守恒_(填“機(jī)械能守恒”或“機(jī)械能不守恒”)。答案(1)0.640.51(2)機(jī)械能不守恒解析(1)A點(diǎn)的速度大小為vAm/s0.64m/s；A到B過程中重力勢(shì)能的變化量為Epmgh1×9.8×(7.222.00)×102J0.51J。(2)B點(diǎn)的速度大小為vBm/s1.09m/s；

6、A到B過程中動(dòng)能的變化量為Ekmvmvm(vv)0.39J。在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，Ep與Ek不相等，則機(jī)械能不守恒。7(2014·蘇州模擬)某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證動(dòng)能定理，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)砂。當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的砂桶時(shí)，釋放砂桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有_。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與砂桶的總重力大小基本相等，細(xì)砂和砂桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是_，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是_。(3)在(2)的基礎(chǔ)

7、上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量為M。往砂桶中裝入適量的細(xì)砂，用天平稱出此時(shí)細(xì)砂和砂桶的總質(zhì)量為m。讓砂桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1<v2)。則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_。(用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量)答案(1)天平、刻度尺(2)細(xì)砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量平衡摩擦力(3)mgLMvMv解析(1)為了測(cè)出滑塊的質(zhì)量和砂桶(及細(xì)砂)的總質(zhì)量需要選用天平測(cè)量。為了對(duì)紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理需要選用刻度尺。(2)由于砂桶(及細(xì)砂)的重力等于滑決受到的合外力的條件是砂桶(及細(xì)砂)

8、的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，且不計(jì)摩擦阻力(利用平衡摩擦力的方法)。所以要保證細(xì)砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是平衡摩擦力。(3)由動(dòng)能定理可得mgLMvMv。8.(2014·南陽模擬)用如圖實(shí)驗(yàn)裝置(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz)驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。下圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知m150g、m2150g，則(g取9.8m/s2，所有結(jié)果均保留三

9、位有效數(shù)字)。(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5_m/s；(2)在打點(diǎn)05過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量Ek_J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量Ep_J；(3)若某同學(xué)作出h圖象如圖，則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g_m/s2。答案(1)2.40(2)0.5760.588(3)9.70解析(1)T5×0.02s0.1s，打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5m/s2.40m/s。(2)在打點(diǎn)05過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量Ek(m1m2)v0.576J；系統(tǒng)勢(shì)能的減少量Ep(m2m1)gh0.1×9.8×(0.38400.2160)J0.588J。(3)由機(jī)械能守恒定律得，(m2m1)gh(m1m2)v2，整理得

10、，h，即圖象斜率的2倍等于重力加速度g，由作出的h圖象，可求得當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度gm/s29.70m/s2。9(2014·武漢武昌區(qū)調(diào)研)為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，某同學(xué)使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器M通過G1、G2光電門時(shí)，光束被滑行器M上的擋光片遮擋的時(shí)間t1、t2都可以被測(cè)量并記錄，滑行器連同擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，兩光電門中心間的距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m，細(xì)繩不可伸長且其質(zhì)量可以忽略，重力加速度為g。該同學(xué)想在水平的氣墊導(dǎo)軌上，只利用以上儀器，在滑行器通過G1、G2光電門的過程中驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

11、，請(qǐng)回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺母，使氣墊導(dǎo)軌水平。請(qǐng)?jiān)谝韵驴瞻滋幪顚憣?shí)驗(yàn)要求。在不增加其他測(cè)量器材的情況下，調(diào)水平的步驟是：取下牽引砝碼m，接通氣墊導(dǎo)軌裝置的電源，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的螺母，若滑行器M放在氣墊導(dǎo)軌上的任意位置都能保持靜止，或者輕推滑行器M，M分別通過光電門G1、G2的時(shí)間_，則導(dǎo)軌水平。(2)當(dāng)氣墊導(dǎo)軌調(diào)水平后，在接下來的實(shí)驗(yàn)操作中，以下操作合理的是_；A擋光片的寬度D應(yīng)盡可能選較小的B選用的牽引砝碼的質(zhì)量m應(yīng)遠(yuǎn)小于滑行器和擋光片的總質(zhì)量MC為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，光電門G1、G2的間距x應(yīng)該盡可能大一些D用來牽引滑行器M的細(xì)繩可以與導(dǎo)軌不平行(3)在每次實(shí)驗(yàn)中，若

12、表達(dá)式_(用M、g、m、t1、t2、D、x表示)在誤差允許的范闈內(nèi)成立，則機(jī)械能守恒定律成立。答案(1)(在誤差允許的范圍內(nèi))相等(2)AC(3)mgx(Mm)()2(Mm)()2解析本題考查利用氣墊導(dǎo)軌和光電門驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，意在考查考生對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解，以及對(duì)該實(shí)驗(yàn)的掌握情況。(1)由題意可知M分別通過兩個(gè)光電門的時(shí)間相等，即表示軌道水平。(2)由題意可得，擋光片寬度越小，速度計(jì)算越精確，選項(xiàng)A正確；考慮到m的作用，不需要m遠(yuǎn)小于M，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光電門間距更大一些，距離測(cè)量誤差會(huì)減小，速度差距更大，誤差會(huì)減小，選項(xiàng)C正確；牽引滑行器的細(xì)繩應(yīng)當(dāng)與導(dǎo)軌平行，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(3)要

13、使機(jī)械能守恒，以M和m為研究對(duì)象，則需要公式mgx(Mm)()2(Mm)()2成立。10(2014·鄭州模擬)某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟：(1)按圖甲擺好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M0.20kg，鉤碼總質(zhì)量m0.05kg。(2)釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率為f50Hz)，打出一條紙帶。(3)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖乙所示。把打下的第一點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d10.041m，d20.055m，d30.167m，d40.

14、256m，d50.360m，d60.480 m，他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭10m/s2)作為小車所受合力，算出打下O點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W_J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，用正確的公式Ek_(用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式)把打下第5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量，算得Ek0.125J。(4)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒有得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大。通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是_。A鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多B沒有平衡摩擦力，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多C釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)

15、值偏小D沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因答案(3)0.180(d6d4)2(4)A、B解析若用鉤碼的重力作為小車受的合力，則F合mg0.5N，從0點(diǎn)到打第5點(diǎn)時(shí)水平位移sd50.360m，所以WF合s0.5×0.360J0.180J。打第5點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能EkMv，v5，式中t為5個(gè)時(shí)間間隔，即t，故Ek(d6d4)2。從該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作情況來看，造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當(dāng)成了小車的合力，實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力，故選項(xiàng)A、B正確。C、D兩個(gè)選項(xiàng)中提到的問題不能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成重大影響。故不能選C、D。11. (2014·濟(jì)南聯(lián)考)某同學(xué)用如圖

16、甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，可以提供輸出電壓為6V的交流電和直流電，交流電的頻率為50Hz。重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)測(cè)量并分析，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)他進(jìn)行了下面幾個(gè)操作步驟：A按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；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(cè)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(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；F根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于其增加的動(dòng)能。其中沒有必要進(jìn)行的步驟是_，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是_。(填選項(xiàng)字母)(2)這位同學(xué)進(jìn)行正確測(cè)量后挑選出一條點(diǎn)跡清晰

17、的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析，如圖乙所示，其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C、D、E、F為六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。根據(jù)紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)，可得出打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度為_m/s。(保留3位有效數(shù)字)(3)他根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)算出各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，并以為縱軸、以h為橫軸畫出的h圖象，應(yīng)是下列圖中的_。(4)他進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)存在較大誤差，為此對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：通過電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門B時(shí)，通過與之相連的毫秒計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)記錄擋光時(shí)間t，用毫米刻度尺測(cè)出A、B之間的距離h，用游標(biāo)卡尺測(cè)得小鐵球的直徑d。重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小鐵球下落過程中球心通過光電門中的激光束。則小鐵球通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v_。如果d、t、h、g滿足關(guān)系式_，就可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(5)比較兩個(gè)方案，改進(jìn)后的方案相比原方案的最主要的優(yōu)點(diǎn)是：_ _。答案(1)CB(2