2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第6講 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè)

2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第6講 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè)1在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證的是重物重力勢(shì)能的減少等于它動(dòng)能的增加，以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分，這些步驟多余或錯(cuò)誤的有()A用天平稱出重物的質(zhì)量B把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來C把紙帶的一端固定到重物上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，把重物提升到一定高度D接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶E用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間【答案】AE【解析】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，需驗(yàn)證重力勢(shì)能減少量mgh和動(dòng)能增加量mv2之間的大小關(guān)系，若機(jī)械能守恒，則有mghmv2成立，兩邊都有質(zhì)量，可約去，即驗(yàn)證ghv2成立即可，故無需測(cè)質(zhì)量，選項(xiàng)A多余；對(duì)選項(xiàng)E，測(cè)速度時(shí)，用的是紙帶上的記錄點(diǎn)間的距離和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔，無需用秒表測(cè)量，因此選項(xiàng)E也多余2(xx年深圳模擬)在“探究彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，彈簧長(zhǎng)度的改變量可以利用刻度尺直接測(cè)量得到，而彈性勢(shì)能的大小只能通過物理原理來間接測(cè)量現(xiàn)有兩組同學(xué)分別按如圖K561甲(讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面)和乙(讓滑塊向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng)，通過相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器可以測(cè)出滑塊脫離彈簧后的速度)兩組不同的測(cè)量方案進(jìn)行測(cè)量請(qǐng)寫出甲圖方案中彈性勢(shì)能與小球質(zhì)量及圖中各量之間的關(guān)系Ep_；圖K561乙方案中除了儀器上得到滑塊脫離彈簧后的速度外還要直接測(cè)量的量為_；兩種方案的共同點(diǎn)都是將對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)_能的測(cè)量圖K561【答案】滑塊質(zhì)量動(dòng)【解析】由xv0t，hgt2可得小球平拋的速度v0x，故彈簧的彈性勢(shì)能Epmv.乙圖方案中測(cè)速裝置能測(cè)出v0，故必須再測(cè)出滑塊的質(zhì)量，兩種方案的共同點(diǎn)是將彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)動(dòng)能的測(cè)量3(xx年海南卷)某同學(xué)用圖K562甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間9.80 m/s2.實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖K562乙所示紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)記為O，另選連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)A、B、C進(jìn)行測(cè)量，圖中給出了這三個(gè)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA、hB和hC的值回答下列問題(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)：圖K562(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重物速度的大小vB_m/s；(2)通過分析該同學(xué)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律？簡(jiǎn)要說明分析的依據(jù)【答案】(1)3.90(2)見解析【解析】 (1)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度可知vB，由電源頻率為50 Hz可知T0.02 s，代入數(shù)據(jù)可解得vB3.90 m/s.(2)本實(shí)驗(yàn)是利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，只要在誤差允許范圍內(nèi)，重物重力勢(shì)能的減少量等于其動(dòng)能的增加量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律選B點(diǎn)分析，由于mv7.61 m，mghB7.70 m，故該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果近似驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律4(xx年廣州調(diào)研)用如圖K563所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，重錘的質(zhì)量為m，重力加速度為g.圖K563(1)完成下面部分實(shí)驗(yàn)步驟的有關(guān)內(nèi)容A按圖示的裝置安裝器件；B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到_(填“直流”或“交流”)電源上；C先_，再_，讓重錘拖著紙帶從高處自由下落(2)如圖K564所示是實(shí)驗(yàn)打出的紙帶，O是速度為0的點(diǎn)，A、B、C為從合適位置選取的3個(gè)連續(xù)點(diǎn)(其他點(diǎn)未畫出)，量得此3點(diǎn)與O點(diǎn)的距離分別為d1、d2、d3，取下圖中的O和_(填“A”“B”或“C”)點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律比較簡(jiǎn)捷方便，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下該點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能Ek_.圖K564【答案】(1)交流接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源釋放紙帶(2)Bm5某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖K565甲所示的裝置驗(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，若不考慮空氣阻力，小球的機(jī)械能應(yīng)該守恒，即mv2mgh.直接測(cè)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)，利用平拋的特性來間接地測(cè)出v.圖中，懸點(diǎn)正下方P點(diǎn)處放有水平放置的熾熱的電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷，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)由靜止釋放)，球的落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，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s，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.圖K565(1)根據(jù)圖K565乙可以確定小球平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的水平射程為_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(cè)出的物理量表示出小球從A到B過程中，重力勢(shì)能的減少量Ep_，動(dòng)能的增加量Ek_.【答案】(1)65.0(64.065.5)(2)s(3)mg(h1h2)【解析】(1)將記錄點(diǎn)用盡量小的圓圈起來，讀出圓心處的位置為65.0(64.065.5)(2)根據(jù)自由落體下落的距離可求出小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，小球平拋的初速度v0s.(3)小球從A下降到B的距離為h1h2，重力勢(shì)能的減少量Epmg(h1h2)，根據(jù)第(2)問求得的速度，得動(dòng)能的增加量Ekmvm2.6(xx年汕頭質(zhì)檢)某同學(xué)利用如圖K566所示的器材驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，如圖K567是該實(shí)驗(yàn)得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，現(xiàn)要取A、B 兩點(diǎn)來做實(shí)驗(yàn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖K566圖K567請(qǐng)回答下列問題：(1)可以判斷，連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的_端(填“左”或“右”)；(2)若x24.80 cm，則在紙帶上打下記數(shù)點(diǎn)B時(shí)的速度vB_m/s.(3)若x1數(shù)據(jù)也已測(cè)出，則實(shí)驗(yàn)還需測(cè)出的物理量為_(4)若分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)重物下落過程中減少的重力勢(shì)能明顯大于其增加的動(dòng)能，則可能的原因是_.【答案】(1)左(2)1.20(3)AB之間的距離或hAB(4)重物的質(zhì)量太小或摩擦阻力太大7(xx年河南模擬)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)”中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的周期為0.02 s，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2.該實(shí)驗(yàn)選取的重錘質(zhì)量為1.00 kg，選取如圖K568所示的一段紙帶并測(cè)量出相鄰各點(diǎn)之間的距離，利用這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證重錘通過第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過程中遵從機(jī)械能守恒定律通過計(jì)算可以得出在第2點(diǎn)位置時(shí)重錘的動(dòng)能為_J；第5點(diǎn)位置重錘時(shí)的動(dòng)能為_J；重錘從第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過程中重力勢(shì)能的減小量為_J.圖K568【答案】1.132.211.06【解析】根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度有：v21.5 m/sv52.1 m/s在第2點(diǎn)位置時(shí)重錘的動(dòng)能為：Ek2mv1.13 J在第5點(diǎn)位置時(shí)重錘的動(dòng)能為：Ek5mv2.21 J重力做功等于重力勢(shì)能的減小量，因此有：重錘從第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過程中重力勢(shì)能的減小量為Epmgx251×9.80×0.108 J1.06 J.