2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計(jì)劃 課練19 實(shí)驗(yàn)：探究做功與速度變化的關(guān)系 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（含解析）

實(shí)驗(yàn)：探究做功與速度變化的關(guān)系驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律小題狂練 小題是基礎(chǔ)練小題提分快1.2019·甘肅省渭源四中考試 探究“做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，圖中是小車在1條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度為v，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出的紙帶測(cè)出，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W；實(shí)驗(yàn)時(shí)，將木板左端調(diào)整到適當(dāng)高度，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放請(qǐng)回答下列問題：當(dāng)我們把2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)請(qǐng)回答下列問題：(1)除了圖甲中已給出的器材外，需要的器材還有：交流電源、_.(2)如圖乙所示是小車在某次運(yùn)動(dòng)過程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一系列的點(diǎn)，打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s，則小車離開橡皮筋后的速度為_m/s.(保留兩位有效數(shù)字)(3)將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車所做的功W和小車離開橡皮筋后的速度v，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以W為縱坐標(biāo)，v或v2為橫坐標(biāo)作圖，其中可能符合實(shí)際情況的是_答案：(1)毫米刻度尺(2)0.36(3)AD解析：(1)需要的器材除了交流電源外，還有毫米刻度尺；(2)小車離開橡皮筋后的速度為vm/s0.36m/s；(3)因?yàn)閃mv2，則以W為縱坐標(biāo)，v或v2為橫坐標(biāo)作圖，其中可能符合實(shí)際情況的是A、D.22019·浙江省五校聯(lián)考如圖甲所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是_(填選項(xiàng)前的字母)A直流電源B交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確的操作方法是_(填選項(xiàng)前的字母，A.把長木板右端墊高B改變小車的質(zhì)量)，在不掛重物且_(填選項(xiàng)前的字母，A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不打點(diǎn)B打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn))的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響(3)接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O.在紙帶上依次取A、B、C、若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T.測(cè)得A、B、C、各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為x1、x2、x3、，如圖乙所示實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg，從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，拉力對(duì)小車做的功W_，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v_.答案：(1)B(2)AB(3)mgx2解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電，B正確；(2)平衡摩擦力的方法是：把木板一端墊高，讓小車滑下，當(dāng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，就意味著摩擦力抵消了，A正確；此時(shí)應(yīng)當(dāng)讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)，因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)也會(huì)有摩擦力，B正確；(3)由于近似認(rèn)為拉力等于重物重力，所以根據(jù)WFx可知，拉力做的功Wmgx2；勻變速運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻的速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度，所以B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度，即v.32019·河南省鄭州一中測(cè)試 某同學(xué)為探究小車動(dòng)能變化與合外力做功的關(guān)系，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，一端帶有定滑輪的長木板固定在桌面上，用細(xì)繩繞過定滑輪及輕質(zhì)動(dòng)滑輪將小車與彈簧測(cè)力計(jì)連起來實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變懸掛的鉤碼個(gè)數(shù)進(jìn)行多次測(cè)量，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，并利用紙帶計(jì)算出小車對(duì)應(yīng)的速度(1)實(shí)驗(yàn)中為使細(xì)繩對(duì)小車的拉力為小車受到的合外力，下列的做法正確的是_A鉤碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量B動(dòng)滑輪的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于鉤碼的質(zhì)量C小車不連細(xì)繩時(shí)，反復(fù)調(diào)整木板傾角，直到紙帶上打下的點(diǎn)分布均勻(2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的某條紙帶的一部分已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz，由紙帶數(shù)據(jù)求出紙帶上打下A點(diǎn)時(shí)小車的速度vA_m/s，打下B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB_m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)按正確操作，使細(xì)繩對(duì)小車的拉力為小車的合外力，保證小車的質(zhì)量不變，在鉤碼個(gè)數(shù)不同的情況下，測(cè)量并找到A、B間的距離(sAB)相等的多條點(diǎn)跡清晰的紙帶，分別計(jì)算出打下A、B兩點(diǎn)時(shí)小車的速度vA、vB，算出v2，v2vv，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2與外力對(duì)小車所做的功W(WFsAB)的關(guān)系圖象，下列圖象中最符合本實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況的是_答案：(1)C(2)0.5053.00(3)A解析：(1)為了保證細(xì)繩的拉力等于小車受到的合外力，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)首先平衡摩擦力，即小車不連細(xì)繩時(shí)，反復(fù)調(diào)整木板傾角，直到紙帶上打下的點(diǎn)分布均勻，即小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，C正確；(2)vAm/s0.505 m/s，同理打下B點(diǎn)時(shí)小車的速度為vBm/s3.00 m/s；(3)由動(dòng)能定理可知Wmvmv，即v2，A正確42019·湖南省洞口一中模擬如圖1所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1)對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是_A重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正C精確測(cè)量出重物的質(zhì)量D用手托穩(wěn)重物，接通電源后，釋放重物(2)某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50 Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖2所示紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)，其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)重物下落高度應(yīng)從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離直接測(cè)出，利用下列測(cè)量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有_AOA、AD和EG的長度BOC、BC和CD的長度CBD、CF和EG的長度DAC、BD和EG的長度答案：(1)AB(2)BC解析：(1)重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘，減小空氣阻力，以減小誤差，A正確；兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正，減小紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的阻力，以減小誤差，B正確；驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律需驗(yàn)證：mghmvmv，重物質(zhì)量可以消掉，故無需測(cè)量重物的質(zhì)量，C錯(cuò)誤；用手拉穩(wěn)紙帶，而不是托住重物，接通電源后，釋放紙帶，D錯(cuò)誤(2)由EG的長度可求出打F點(diǎn)時(shí)重物的速度vF，打O點(diǎn)時(shí)重物的速度為v10，但求不出O、F之間的距離h1，A錯(cuò)誤；由BC和CD的長度可求出打C點(diǎn)時(shí)重物的速度vC，打O點(diǎn)時(shí)重物的速度v10，O、C之間的距離為h2，可以用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，B正確；由BD和EG的長度可分別求出打C點(diǎn)時(shí)重物的速度vC和打F點(diǎn)時(shí)重物的速度vF，C、F之間的距離為h3，可以用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，C正確；AC、BD和EG的長度可分別求出打B、C、F三點(diǎn)時(shí)重物的速度，但BC、CF、BF的長度都無法求出，故無法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，D錯(cuò)誤52019·河北省景縣梁集中學(xué)調(diào)研如圖1所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1)已準(zhǔn)備的器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還需要的器材是_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(shí)驗(yàn)裝置，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖2所示圖中O點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn)，且速度為零選取紙帶上打出的連續(xù)點(diǎn)A、B、C、作為計(jì)時(shí)點(diǎn)，測(cè)出其中E、F、G點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離分別為h1、h2、h3.已知重物質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T.為了驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過程中機(jī)械能是否守恒，需要計(jì)算出從O點(diǎn)到F點(diǎn)的過程中，重物重力勢(shì)能的減少量Ep_，動(dòng)能的增加量Ek_(用題中所給字母表示)(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量，關(guān)于這個(gè)誤差下列說法正確的是_A該誤差屬于偶然誤差B該誤差屬于系統(tǒng)誤差C可以通過多次測(cè)量取平均值的方法來減小該誤差D可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差(4)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于重物減少的重力勢(shì)能，于是深入研究阻力f對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響他測(cè)出各計(jì)時(shí)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h，并計(jì)算出打下各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的速度v，用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制出v2h圖線，如圖3所示圖象是一條直線，此直線斜率k_(可能用到的物理量有m、g、f)答案：(1)D(2)mgh2(3)BD(4)解析： (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是交流電源，在實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)間的距離從而可知重物下降的距離，以及通過紙帶上兩點(diǎn)的距離，求出平均速度，從而可知瞬時(shí)速度，紙帶上相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)的時(shí)間間隔已知，所以不需要秒表，重物的質(zhì)量可以不必測(cè)量，因此還需要的器材有D；(2)從打下O點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過程中，重物重力勢(shì)能的減少量Epmgh2，F(xiàn)點(diǎn)的瞬時(shí)速度：vF，則動(dòng)能的增加量為Ekmv；(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量，這個(gè)誤差是系統(tǒng)誤差，無法避免，可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差，B、D正確；(4)根據(jù)能量關(guān)系可知：mghmv2fh，解得v2h，可知圖線的斜率k.62019·河南鄭州一中測(cè)試在利用碰撞做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，圖甲中斜槽PQ與水平槽QR平滑連接，按要求安裝好儀器后開始實(shí)驗(yàn)先不放被碰小球，使入射小球從斜槽上的A點(diǎn)由靜止?jié)L下，重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次；然后把被碰小球靜止放在槽的水平部分的前端邊緣B處(槽口)，再使入射小球從斜槽上的A點(diǎn)由靜止?jié)L下，再重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，在白紙上記錄下掛于槽口B的重垂線在記錄紙上的豎直投影點(diǎn)和各次實(shí)驗(yàn)時(shí)小球落點(diǎn)的平均位置，從左至右依次為O、M、P、N點(diǎn)，測(cè)得兩小球直徑相等，入射小球和被碰小球的質(zhì)量分別為m1、m2，且m12m2.則：(1)兩小球的直徑用螺旋測(cè)微器測(cè)得，測(cè)量結(jié)果如圖乙，則兩小球的直徑均為_mm.(2)入射小球每次都應(yīng)從斜槽上的同一位置無初速度釋放，其目的是_A使入射小球每次都能水平飛出槽口B使入射小球每次都以相同的動(dòng)量到達(dá)槽口C使入射小球在空中飛行的時(shí)間不變D使入射小球每次都能與被碰小球?qū)π呐鲎?3)下列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是_A未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落點(diǎn)分別是M、PB未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落點(diǎn)分別是P、MC未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落點(diǎn)分別是N、MD在誤差允許的范圍內(nèi)若測(cè)得|ON|2|MP|，則表明碰撞過程中兩小球組成的系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒定律答案：(1)12.895(2)B(3)BD解析：(1)螺旋測(cè)微器的主尺部分長度為12.5 mm，轉(zhuǎn)動(dòng)部分讀數(shù)為：39.5×0.01 mm，故最終讀數(shù)為：(12.50.395)mm12.895 mm；(2)入射小球每次都應(yīng)從斜槽上的同一位置無初速度釋放，是為了使小球每次都以相同的速度飛出槽口，即為了保證入射小球每次都以相同的動(dòng)量到達(dá)槽口，B正確；(3)未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落點(diǎn)分別為P、M，A、C錯(cuò)誤，B正確；設(shè)入射小球碰前瞬間的速度為v1，碰后瞬間的速度為v1，碰后瞬間被碰小球的速度為v2，則m1v1m1v1m2v2，由于m12m2，則有2(v1v1)v2，設(shè)平拋時(shí)間為t，則OMv1t，ONv2t，OPv1t，所以若系統(tǒng)碰撞的過程中動(dòng)量守恒，則滿足|ON|2|MP|，D正確課時(shí)測(cè)評(píng) 綜合提能力課時(shí)練贏高分1.某實(shí)驗(yàn)小組按照如圖1所示的裝置對(duì)高中實(shí)驗(yàn)進(jìn)行連續(xù)探究或驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一：探究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律；實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證牛頓第二定律；實(shí)驗(yàn)三：探究小車受到的合力做的功與動(dòng)能變化的關(guān)系(1)下列說法正確的是_A三個(gè)實(shí)驗(yàn)操作中均先釋放小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源B實(shí)驗(yàn)一不需要平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三需要平衡摩擦力C實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二需要滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼總質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)三則不需要D要求全部完成上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)，除了圖1中所示的實(shí)驗(yàn)器材外，還要提供的共同實(shí)驗(yàn)器材有刻度尺(2)實(shí)驗(yàn)小組按照規(guī)范操作打出的紙帶如圖2所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)a、b、c、d間的時(shí)間間隔為T，間距分別為s1、s2、s3，鉤碼總質(zhì)量為m，小車質(zhì)量為M，且Mm，重力加速度大小為g，以小車為研究對(duì)象，那么從b到c小車合力做的功W_，小車動(dòng)能的變化量Ek_.(3)在(2)問中，用鉤碼總重力代替小車受到的細(xì)線拉力，存在_(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)答案：(1)BD(2)mgs2M(3)系統(tǒng)誤差解析：(1)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的注意事項(xiàng)可知，三個(gè)實(shí)驗(yàn)操作中均先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放小車，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)一中，只探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不需要平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三都需要平衡摩擦力，故B正確；實(shí)驗(yàn)一中，只探究速度隨時(shí)間的變化，不需要滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼總質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)三中，將鉤碼的總重力看成是小車受到的合力，則需要滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼總質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；要求全部完成上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)，除了題圖1中所示的實(shí)驗(yàn)器材外，還要提供的共同實(shí)驗(yàn)器材有刻度尺，用來測(cè)量紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離，故D正確(2)對(duì)bc段進(jìn)行研究，則合力對(duì)小車做的功為Wmgs2，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得vb，vc，小車動(dòng)能的增加量EkM.(3)用鉤碼總重力代替小車受到的拉力，在小車加速的過程中，其實(shí)際加速度a，所以小車受到的拉力FMa·Mmg，可知存在一定的系統(tǒng)誤差2為了“探究動(dòng)能改變與合外力做功的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：第一步：把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起，把質(zhì)量為M的滑塊通過細(xì)繩與質(zhì)量為m的重錘跨過定滑輪相連，重錘上連一穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示第二步：保持長木板的傾角不變，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長木板靠近滑輪處，取下細(xì)繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開始向下加速運(yùn)動(dòng)，打出紙帶，如圖乙所示，打出的紙帶如圖丙所示請(qǐng)回答下列問題：(1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t，根據(jù)紙帶求滑塊運(yùn)動(dòng)的速度，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)滑塊運(yùn)動(dòng)的速度vB_.(2)已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，要測(cè)出某一過程合外力對(duì)滑塊做的功還必須測(cè)出這一過程滑塊_(寫出物理量的名稱及符號(hào)，只寫一個(gè)物理量)，合外力對(duì)滑塊做的功的表達(dá)式W合_.(3)算出滑塊在OA、OB、OC、OD、OE段合外力對(duì)滑塊所做的功W以及在A、B、C、D、E各點(diǎn)的速度v，以v2為縱軸、W為橫軸建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)作出v2W圖象，可知該圖象是一條_，根據(jù)圖象還可求得_答案：(1)(2)下滑的位移xmgx(3)過原點(diǎn)的直線滑塊的質(zhì)量M解析：(1)由打出的紙帶可知打B點(diǎn)時(shí)滑塊的速度為vB.(2)由做功定義式可知還需要知道滑塊下滑的位移x，合外力對(duì)滑塊做的功W合mgx.(3)v2W圖象應(yīng)該為一條過原點(diǎn)的直線，根據(jù)EkMv2可求得M的值32019·山東六校聯(lián)考某同學(xué)用兩個(gè)光電門驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，裝置如圖1所示，讓細(xì)線懸吊的質(zhì)量分布均勻的小圓柱體繞懸點(diǎn)O在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，將光電門1固定在小圓柱體運(yùn)動(dòng)軌跡的最低點(diǎn)，調(diào)整光電門2的位置，使小圓柱體在運(yùn)動(dòng)過程中阻擋光電門發(fā)出的光記錄小圓柱體通過光電門1、2的時(shí)間t1、t2，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.(1)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，除了要測(cè)量兩個(gè)光電門間的高度差h，還需要測(cè)量的物理量有_(寫出物理量名稱及符號(hào))，要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，只要驗(yàn)證等式_(用已知量和測(cè)量量表示)成立即可(2)由于兩個(gè)光電門間的高度差比較難測(cè)量，該同學(xué)又改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法如圖2所示，將光電門1放于水平長木板的兩側(cè)，適當(dāng)調(diào)節(jié)細(xì)線懸點(diǎn)O的位置，使小圓柱體通過最低點(diǎn)時(shí)恰好與長木板相碰，光電門的光束與小圓柱體靜止懸掛時(shí)的重心在同一高度；將刻度尺豎直立于長木板上，讓細(xì)線懸吊著的小圓柱體剛好與刻度尺接觸，由刻度尺測(cè)出小圓柱體此時(shí)重心離長木板的高度h1，將小圓柱體由靜止釋放，測(cè)出小圓柱體經(jīng)過光電門1的時(shí)間t；將刻度尺右移，重復(fù)步驟多次，測(cè)出小圓柱體在不同位置釋放時(shí)重心離長木板的高度h1，記錄不同高度釋放后小圓柱體通過光電門1的時(shí)間t；測(cè)出小圓柱體的長L，算出每次小圓柱體實(shí)際下落的高度h_，作出h圖象，作出的圖象應(yīng)是_；如果求得圖線的斜率在誤差允許的范圍內(nèi)等于_，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證答案：(1)小圓柱體截面的直徑d22gh(2)h1過原點(diǎn)的一條傾斜直線解析：(1)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，選取小圓柱體從光電門2運(yùn)動(dòng)到光電門1的過程，要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證小圓柱體的重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能變化量，m2m2mgh，即驗(yàn)證22gh，因此還需要測(cè)量小圓柱體截面的直徑d.(2)小圓柱體實(shí)際下落高度hh1，若滿足mghm2，得h，h圖象是一條過原點(diǎn)的斜線，即h圖象的斜率在誤差允許的范圍內(nèi)等于，機(jī)械能守恒4某同學(xué)利用圖示裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律A、B是質(zhì)量均為m的小物塊，C是質(zhì)量為M的重物，A、B間由輕彈簧相連，A、C間由輕質(zhì)細(xì)繩相連在物塊B下放置一壓力傳感器，重物C下放置一速度傳感器，壓力傳感器與速度傳感器相連整個(gè)實(shí)驗(yàn)中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g.實(shí)驗(yàn)操作如下：a開始時(shí)，系統(tǒng)在一外力作用下保持靜止，細(xì)繩拉直但張力為零現(xiàn)釋放C，使其向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，速度傳感器測(cè)出C的速度為v.b在實(shí)驗(yàn)中保持A、B質(zhì)量不變，改變C的質(zhì)量M，多次重復(fù)步驟a.回答下列問題：(1)該實(shí)驗(yàn)中，M和m大小關(guān)系必滿足M_m(選填“小于”、“等于”或“大于”)(2)為便于研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系，每次測(cè)C的速度時(shí)，C已下降的高度應(yīng)_(選填“相同”或“不同”)(3)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，為更直觀地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，應(yīng)作出_(選填“v2M”、“v2”或“v2”)圖線(4)根據(jù)(3)中的圖線，若圖線在縱軸上的截距為b，則彈簧的勁度系數(shù)為_(用題給的已知量表示)答案：(1)大于(2)相同(3)v2(4)解析：(1)實(shí)驗(yàn)過程中需要測(cè)定壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，C向下運(yùn)動(dòng)的速度v，所以必須滿足M>m.(2)因剛開始時(shí)彈簧被壓縮，彈力大小為mg，而壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，彈簧被拉伸，彈力大小仍為mg，彈簧的形變量x，不論C的質(zhì)量如何，測(cè)C的速度時(shí)，C已下降的高度相同，為.(3)彈性勢(shì)能在始末狀態(tài)相同，為此只需驗(yàn)證(mM)v2(Mm)gx，化簡(jiǎn)得v24mgx·2gx，所以應(yīng)作v2圖線(4)由題意知b2gx，而mgk，聯(lián)立得k.5如圖所示，已知A、B兩滑塊的質(zhì)量關(guān)系為mB1.5mA，拍攝共進(jìn)行了四次第一次是在兩滑塊相撞之前，以后的三次是在碰撞之后A滑塊原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時(shí)間內(nèi)是在10 cm至105 cm這段范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)的(以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn))，試根據(jù)閃光照片(閃光時(shí)間間隔為0.4 s)，分析得出：(1)B滑塊碰撞前的速度vB_；A滑塊碰撞后的速度vA_，B滑塊碰撞后的速度vB_.根據(jù)閃光照片分析說明碰撞發(fā)生位置在刻度尺_(dá)cm刻度處(2)根據(jù)閃光照片分析得出兩滑塊碰撞前兩個(gè)滑塊各自的質(zhì)量與各自的速度的乘積之和是_(kg·m/s)(以mA表示)；兩滑塊碰撞后兩個(gè)滑塊各自的質(zhì)量與各自的速度的乘積之和是_(kg·m/s)(以mA表示)答案：(1)1.00 m/s0.75 m/s0.50 m/s30(2)1.5mA1.5mA解析：(1)閃光時(shí)間間隔為T0.4 s，由題圖知碰撞后B滑塊在一個(gè)閃光時(shí)間間隔內(nèi)從40 cm刻度處運(yùn)動(dòng)到60 cm刻度處，即碰后B滑塊的運(yùn)動(dòng)速度為vBm/s0.50 m/s；同理碰撞后A滑塊在一個(gè)閃光時(shí)間間隔內(nèi)從45 cm刻度處運(yùn)動(dòng)到75 cm刻度處，運(yùn)動(dòng)速度為vAm/s0.75 m/s；從發(fā)生碰撞到第二次拍攝，A滑塊從30 cm刻度處運(yùn)動(dòng)到45 cm刻度處，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t10.2 s，由此可知從拍攝第一次照片到發(fā)生碰撞的時(shí)間為t2(0.40.2)s0.2 s，即發(fā)生碰撞時(shí)，A滑塊在30 cm刻度處，速度為vA0；從拍攝第一次照片到發(fā)生碰撞B滑塊從10 cm刻度處運(yùn)動(dòng)到30 cm刻度處，運(yùn)動(dòng)距離xB0.20 m，即碰前B滑塊的速度為vB1.00 m/s.(2)碰撞前mAvAmBvB1.5mA(kg·m/s)，碰撞后mAvAmBvB1.5mA(kg·m/s)，即兩滑塊碰撞前后兩個(gè)滑塊各自的質(zhì)量與各自的速度的乘積之和是恒定不變的6.用如圖所示的裝置來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上，O點(diǎn)到A球球心的距離為L，使懸線伸直并與豎直方向的夾角為，釋放后A球擺到最低點(diǎn)時(shí)恰與B球發(fā)生對(duì)心碰撞，碰撞后，A球把原來靜止于豎直方向的輕質(zhì)指示針OC推到與豎直方向夾角為處，B球落到地面上，地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫紙的白紙，保持角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄多個(gè)B球的落點(diǎn)，進(jìn)而測(cè)得B球的水平位移s，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間.(1)A、B兩個(gè)鋼球的碰撞近似看成彈性碰撞，則A球質(zhì)量_B球質(zhì)量(選填“大于”、“小于”或“等于”)，為了對(duì)白紙上多個(gè)B球的落地點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而確定落點(diǎn)的平均位置，需要用到的器材除刻度尺外，還需要_(2)用題中所給的物理量字母表示，碰撞前瞬間A球的動(dòng)量pA_，碰撞后瞬間A球的動(dòng)量pA_，碰撞后瞬間B球的動(dòng)量pB_.答案：(1)大于圓規(guī)(2)mAmAmBs解析：(1)為了防止碰后出現(xiàn)反彈，應(yīng)用質(zhì)量較大的球去碰質(zhì)量較小的球；為了準(zhǔn)確找出落點(diǎn)，應(yīng)用圓規(guī)畫最小的圓，將所有的點(diǎn)畫在圓內(nèi)，圓心為平均位置(2)A球從釋放到最低點(diǎn)的過程只有重力做功，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得，mAgL(1cos)mAv0，解得vA，則有pAmAvAmA，A球與B球碰撞后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，在A球碰后到達(dá)最左端的過程中，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得mAgL(1cos)0mAv，解得vA，pAmAvAmA；碰撞后B球做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向有svBt，豎直方向有Hgt2，解得vBs，則碰后B球的動(dòng)量為pBmBvBmBs.7氣墊導(dǎo)軌(如圖甲所示)工作時(shí)，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個(gè)質(zhì)量均為a的滑塊，每個(gè)滑塊的一端分別與穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率均為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)打出的點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的6個(gè)連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s1、 s2和s3.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動(dòng)量大小分別為_、_，兩滑塊總動(dòng)量大小為_；碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量大小為_重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，多做幾次若碰撞前、后兩滑塊的總動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證答案：ab(s1s3)abs2解析：打點(diǎn)周期T，打s1、s2、s3均用時(shí)，碰前其中一滑塊的動(dòng)量p1mv1ma，碰前另一滑塊的動(dòng)量p2mv2ma，故碰前總動(dòng)量pp1p2ad(s1s3)，同理碰后總動(dòng)量p2·mabs2.8現(xiàn)利用圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律在圖中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計(jì)時(shí)器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時(shí)間甲乙實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊A的質(zhì)量m10.310 kg，滑塊B的質(zhì)量m20.108 kg，遮光片的寬度d1.00 cm；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f50.0 Hz.將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間tB3.5×103 s，碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示若實(shí)驗(yàn)允許的相對(duì)誤差絕對(duì)值(|×100%)最大為5%，本實(shí)驗(yàn)是否在誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律？寫出運(yùn)算過程答案：見解析解析：按定義，滑塊運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小v為：v式中s為滑塊在很短時(shí)間t內(nèi)走過的路程，設(shè)紙帶上打出相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為tA，則tA0.02 stA可視為很短，設(shè)A在碰撞前后的瞬時(shí)速度大小分別為v0、v1，將上式和圖給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入可得：v0 m/s2.00 m/sv1 m/s0.970 m/s設(shè)B在碰撞后的速度大小為v2，由上式有v2代入題給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得v22.86 m/s設(shè)兩滑塊在碰撞前、后的動(dòng)量分別為p和p，則pm1v0pm1v1m2v2兩滑塊在碰撞前、后總動(dòng)量相對(duì)誤差的絕對(duì)值r×100%聯(lián)立上式并代入有關(guān)數(shù)據(jù)可得：r1.7%<5%因此，本實(shí)驗(yàn)在允許的誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律15