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(新課標)2022年高考物理一輪復習 主題五 能量和動量 綜合技能演練5-1-7

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1、(新課標)2022年高考物理一輪復習 主題五 能量和動量 綜合技能演練5-1-7 1.(2018·濰坊二模)圖甲是驗證機械能守恒定律的實驗.小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住,輕繩另一端固定.將輕繩拉至水平后由靜止釋放.在最低點附近放置一組光電門,測出小圓柱運動到最低點的擋光時間Δt,再用游標卡尺測出小圓柱的直徑d,如圖乙所示,重力加速度為g.則 (1)小圓柱的直徑d=________cm. (2)測出懸點到圓柱重心的距離l,若等式gl=________成立,說明小圓柱下擺過程機械能守恒. (3)若在懸點O安裝一個拉力傳感器,測出繩子上的拉力F,則要驗證小圓柱在最低點的向心力公式還需要

2、測量的物理量是______________(用文字和字母表示),若等式F=____________成立,則可驗證向心力公式Fn=m. [解析] (1)小圓柱的直徑d=10 mm+2×0.1 mm=10.2 mm=1.02 cm. (2)根據機械能守恒定律得mgl=mv2,所以只需驗證gl=v2=2,就說明小圓柱下擺過程中機械能守恒. (3)若測量出小圓柱的質量m,則在最低點由牛頓第二定律得F-mg=m,若等式F=mg+m成立,則可驗證向心力公式,可知需要測量小圓柱的質量m. [答案] (1)1.02 (2)2 (3)小圓柱的質量m mg+m 2.(2018·青島模擬)某實驗小組利用圖

3、甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律.小鋼球自由下落過程中,計時裝置測出小鋼球先后通過光電門A、B的時間分別為tA、tB,用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度.測出兩光電門間的距離為h,當地的重力加速度為g,小鋼球所受空氣阻力可忽略不計. (1)先用游標卡尺測量鋼球的直徑,讀數如圖乙所示,鋼球直徑為d=________cm. (2)要驗證機械能是否守恒,只要比較________與________是否相等. (3)實驗中小鋼球通過光電門的平均速度________(選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,導致動能增加量ΔEk總是稍______

4、__(選填“大于”或“小于”)重力勢能減少量ΔEp,且隨小鋼球下落起始高度的增加,誤差越來越________(選填“大”或“小”). [解析] (1)由圖可知,主尺刻度為8 mm,游標對齊的刻度為10,故讀數為:8 mm+10×0.05 mm=8.50 mm=0.850 cm. (2)若減小的重力勢能等于增加的動能時,可以認為機械能守恒; 則有:mgh=mv-mv 即:gh=-. (3)已知經過光電門所用的時間和小球的直徑:則可以由平均速度表示經過光電門時的速度,故v=,即等于中間時刻的瞬時速度. 而小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,即為中點的瞬時速度,因此平均速度小于鋼球球心通過

5、光電門時的瞬時速度;因此導致動能增加量ΔEk總是稍小于重力勢能的減少量;由于該過程中有阻力做功,而高度越高,阻力做功越多,故增加下落高度后,ΔEp-ΔEk將增大. [答案] (1)0.850 (2)gh?。?3)小于 小于 大 3.(2017·湖北檢測)某研究性學習小組用如下圖(a)所示裝置驗證機械能守恒定律.讓一個擺球由靜止開始從A位置擺到B位置(O點正下方),若不考慮空氣阻力,小球的機械能應該守恒,即mv=mgh.直接測量擺球到達B點的速度v0比較困難.現(xiàn)讓小球在B點處脫離懸線做平拋運動,利用平拋運動的規(guī)律來間接地測出v0. 如圖(a)中,懸點O正下方P點處有水平放置的熾熱的電

6、熱絲,當懸線擺至電熱絲處時能輕易瞬間被燒斷,小球由于慣性向前飛出做平拋運動.在地面上放上白紙,上面覆蓋著復寫紙,當小球落在復寫紙上時,會在下面白紙上留下痕跡.用重垂線確定出A、B點的投影點N、M.重復實驗10次(小球每一次都從同一點由靜止釋放),球的落點痕跡如圖(b)所示,圖中米尺水平放置,零刻度線與M點對齊.用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B兩點的豎直距離,再量出M、C之間的距離x,即可驗證機械能守恒定律.已知重力加速度為g,小球的質量為m. (1)根據圖(b)可以確定小球平拋運動的水平距離為________cm. (2)用題中所給字母表示出小球平拋時的初速度v0=__

7、______. (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=________,動能的增加量ΔEk=________. [解析] (1)畫一個圓,將球的落點痕跡全部圈在里面,圓心的位置就是我們要找的球的落點,因為零刻度線與M點對齊,所以讀出M、C之間的距離即小球平拋運動的水平距離,為65.0 cm(在64.0~65.5 cm之間均對),注意要估讀一位. (2)在水平方向上x=v0t,在豎直方向上h2=gt2,所以 v0=x·. (3)AN的高度為h1,BM的高度為h2,A、B兩點的豎直距離為h1-h(huán)2,所以減少的重力勢能ΔEp=mg(h1-h(huán)

8、2),動能的增加量ΔEk=mv=. [答案] (1)65.0(在64.0~65.5之間均對) (2)x· (3)mg(h1-h(huán)2)  4.(2017·河北六校聯(lián)考)某實驗小組在做“驗證機械能守恒定律”實驗中,提出了如下圖所示的甲、乙兩種方案:甲方案為用自由落體運動進行實驗,乙方案為用小車在斜面上下滑進行實驗. (1)組內同學對兩種方案進行了深入的討論分析,最終確定了一個大家認為誤差相對較小的方案,你認為該小組選擇的方案是________,理由是_______________________________________. (2)若該小 組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖

9、丙所示,相鄰兩點之間的時間間隔為0.02 s,請根據紙帶計算出B點的速度大小為________m/s.(結果保留三位有效數字) (3)該小組內同學根據紙帶算出了相應點的速度,作出v2-h(huán)圖線如圖所示,請根據圖線計算出當地的重力加速度g=________m/s2.(結果保留三位有效數字) [解析] (2)vB= m/s=1.37 m/s. (3)因為mgh=mv2,所以g==k,k為圖線的斜率,求得g=9.75 m/s2. [答案] (1)圖甲 采用圖乙實驗時,由于小車與斜面間存在摩擦力的作用,且不能忽略,所以小車在下滑的過程中機械能不守恒,故圖乙不能用于驗證機械能守恒 (2)1.37 (3)9.75

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