《2020屆高考物理一輪復習 課時作業(yè) 第22講 實驗：探究功與速度變化的關系 驗證機械能守恒定律》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020屆高考物理一輪復習 課時作業(yè) 第22講 實驗：探究功與速度變化的關系 驗證機械能守恒定律（14頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、2020屆高三物理總復習精品課時作業(yè) 第22講 實驗：探究功與速度變化的關系 驗證機械能守恒定律 1．用電磁打點計時器做“驗證機械能守恒定律”的實驗中，有下列操作： A．用刻度尺測出選定的0到1、2、3……點間的距離，查出當地的g值 B．在支架上豎直架好打點計時器 C．測出重物的質量 D．算出各對應點的勢能和動能，并通過比較得出結論 E．提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的地方 F．把電池接到打點計時器的接線柱上 G．將50 Hz的低壓交流電源接到打點計時器的接線柱上 H．接通電源再松開紙帶 請你選出其中正確的操作步驟，并按合理的操作順序排列：_________

2、_______.(用字母填寫) 【答案】BGEHAD 2．在“用打點計時器驗證機械能守恒定律”的實驗中，質量m＝1.00 kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點，圖示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為第一個點(速度恰好為零)，每兩個計數點之間還有四個點未畫出，選連續(xù)的3個計數點A、B、C作為測量的點，經測量知道A、B、C各點到O點的距離分別為50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.已知打點計時器每隔0.02 s打一次點，當地的重力加速度g＝9.8 m/s2. 根據以上數據，可計算出打B點時的速度vB＝____m/s，重物由O點運動到B點，重力勢能減少了_

3、_______J，動能增加了________J．根據所測量的數據，還可以求出物體實際下落的加速度為______m/s2，重物在從A下落到B的過程中所受的平均阻力為______N．(結果均保留三位有效數字) 【解析】vB＝＝4.00 m/s |ΔEp|＝mg·OB＝8.43 J EkB＝mv＝8.00 J a＝＝9.00 m/s2 根據牛頓第二定律有：f＝m(g－a)＝0.800 N. 【答案】4.00　8.43　8.00　9.00　0.800 3．在利用重物自由下落驗證機械能守恒定律的實驗中 (1)某同學在實驗中得到的紙帶如圖所示，其中A、B、C、D是打下的相鄰的四個點

4、，它們到運動起始點O的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.已知當地的重力加速度g＝9.80 m/s2，打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，重物的質量為1.00 kg.請根據以上數據計算重物由O點運動到C點的過程中，重力勢能的減少量為______J，動能的增加量為______J．(結果均保留三位有效數字) (2)甲、乙、丙三名同學通過實驗各得到一條紙帶，它們前兩個點間的距離分別是1.0 mm、1.9 mm、4.0 mm.那么操作上一定存在錯誤的同學是________，造成錯誤的原因是________________________________

5、______． 【解析】(1)ΔEp＝mg·OC＝7.62 J vC＝＝3.89 m/s EkC＝mv＝7.57 J. (2)丙得到的距離為4.00 mm，而自由落體運動中在前0.02 s內下落的距離h＝gt2＝2 mm，故其錯誤，說明打第一個點時紙帶有初速度．但當摩擦力較大時，相距1 mm還是可能的． 【答案】(1)7.62　7.57　(2)丙　先釋放重物，后接通電源 4．某同學利用透明直尺和光電計時器來驗證機械能守恒定律，實驗的簡易示意圖如圖所示．當有不透光物體從光電門間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．所用的西甌XDS－007光電門傳感器可測得最短時間為0.01 m

6、s.將擋光效果好、寬度d＝3.8×10－3 m的黑色磁帶貼在透明直尺上．現將直尺從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過光電門．某同學測得各段黑色磁帶通過光電門的時間Δti與圖中所示的高度差Δhi，并將部分數據進行了處理，結果如下表所示．(取g＝9.8 m/s2，表格中M為直尺的質量) Δti(×10－3 s) vi＝ (m·s－1) ΔEki＝Mv－Mv Δhi(m) MgΔhi 1 1.21 3.14 2 1.15 3.30 0.52M 0.06 0.52M 3 1.00 3.80 2.29M 0.24 2.35M 4

7、 0.95 4.00 3.07M 0.32 3.14M 5 0.90 0.41 (1)從表格中的數據可知，直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度是利用vi＝求出的，請你簡要分析該同學這樣做的理由是：________________________________. (2)請將表格中的數據填寫完整． (3)通過實驗得出的結論是：______________________. 【答案】(1)極短時間或極短位移內的平均速度趨近于瞬時速度 (2)4.22　4.00M　4.02M (3)在誤差允許的范圍內，機械能守恒 5．某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定理

8、”，如圖甲所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過A、B時的速度大小．小車中可以放置砝碼． (1)實驗主要步驟如下： ①測量________和拉力傳感器的總質量M1；把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路． ②將小車停在C點，________，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過A、B時的速度． ③在小車中增加砝碼，或_________，重復②的操作． (2)下表是他們測得的一組數據

9、，其中M是M1與小車中砝碼質量之和，|v－v| 是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據此計算出動能變化量ΔE，F是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功．表格中ΔE3＝________，W3＝________.(結果保留三位有效數字) (3)根據下表，請在圖乙中的方格紙上作出ΔE－W圖線． 數據記錄表 次數 M/kg |v－v|/(m/s)2 ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.22

10、0 W3 4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21 5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43 【解析】(2)由各組數據可見規(guī)律ΔE＝ m|v－v|，可得ΔE3＝0.600；觀察F－W數據規(guī)律可得數值上W＝＝0.610. (3)在方格紙上作出ΔE－W圖線如圖丙所示． 　　 【答案】(1)①小車　 ②然后釋放小車?、蹨p少砝碼 (2)0.600　0.610 (3)ΔE－W圖線如圖丙所示 6．如圖所示，將輕彈簧放在凹形光滑軌道上，并將其一端與軌道的相應端固定，軌道放在水平桌面的邊緣上，軌道中放一球．利用該裝置可以找出彈簧壓縮時

11、具有的彈性勢能與壓縮量之間的關系． (1)為完成實驗，除了圖中有的，還需要哪些器材？ 答：________________________________________. (2)如果在實驗中，得到彈簧的壓縮量l和小球離開桌面后落地的水平位移x的一些數據如下表所示，則得到的實驗結論是：____________________________________. 實驗次數 1 2 3 4 l/cm 2.00 3.00 4.00 5.00 x/cm 29.20 45.05 60.52 75.40 【解析】(2)由機械能守恒定律得：Ep＝mv 又由平拋運動的

12、規(guī)律知：v0＝x 可得：本實驗中彈簧的彈性勢能Ep∝x2 又由實驗數據可得：x∝l 可得實驗結論：Ep∝l2. 【答案】(1)白紙、復寫紙、刻度尺 (2)彈簧的彈性勢能與彈簧壓縮量的平方成正比 7．某同學利用如圖甲所示的實驗裝置測量重力加速度． (1)請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當： ①______________；②______________. (2)該同學經正確操作得到如圖乙所示的紙帶，取連續(xù)的六個打點A、B、C、D、E、F為計數點，測得點A到B、C、D、E、F的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5.若打點的頻率為f，則打E點時重物速度的表達

13、式為vE＝________；若分別計算出各計數點對應的速度數值，并在坐標系中畫出速度的二次方(v2)與距離(h)的關系圖線，如圖丙所示，則重力加速度g＝________m/s2. (3)若當地的重力加速度值為9.8 m/s2，你認為該同學測量值存在偏差的主要原因是__________________． 【解析】打點計時器使用的是4～6 V的交流電源，重物要靠近打點計時器開始釋放vE＝＝.v2＝2gh，在v2-h圖象中，斜率為2g，可得g＝9.4 m/s2. 【答案】(1)①打點計時器不能接到電源的“直流輸出端”上 ②重物起始下落的位置過低 (2)　9.4 (3)存在摩擦和空氣阻力

14、 8．某實驗小組采用如圖甲所示的裝置探究功與速度變化的關系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行．打點計時器的工作頻率為50 Hz. (1)實驗中木板略微傾斜，這樣做________． A．是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑 B．是為了增大小車下滑的加速度 C．可使得橡皮筋做的功等于合力對小車做的功 D．可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動 　　　　　　 (2)實驗中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……并起來掛在小車的前端進行多次實驗，每次都要把小車拉到同一位置再釋放小車．把第1次只掛1條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功記為W1，第二次掛2條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功為2W1……橡皮

15、筋對小車做功后而使小車獲得的速度可由打點計時器打出的紙帶測出．根據第四次的紙帶(如圖乙所示)求得小車獲得的速度為________m/s. (3)若根據多次測量數據畫出的W－v草圖如圖丙所示，根據圖線形狀，可知對W與v的關系作出的猜想肯定不正確的是________． A．W∝　　　　　B．W∝ C．W∝v2 D．W∝v3 (4)如果W∝v2的猜想是正確的，則畫出的W－v2圖象應是____________________________________． (5)在本實驗中你認為影響實驗效果的可能原因是_________________________________

16、____________ _______________________________________________________________．(只要回答出一種原因即可) 【解析】(1)使木板稍微傾斜的目的是平衡摩擦力，使得橡皮筋松動后小車能夠做勻速運動，故選項C、D正確． (2)由紙帶后半部分兩點間距離相同可知小車開始做勻速運動，可求得： v＝＝＝2 m/s. (3)由W－v圖象可知，隨速度增大，W變化率增大，故選項A、B是不可能的． (4)若W∝v2，由函數關系可知W－v2圖象應該是過原點的直線． (5)影響實驗效果的因素很多，例如：橡皮筋規(guī)格不完全相同、小車質量太

17、小、木板傾斜過大或過小、每次實驗不能讓小車從同一位置由靜止開始釋放等等． 【答案】(1)CD　(2)2　(3)AB　(4)過原點的一條直線　(5)橡皮筋的規(guī)格不完全相同、木板傾斜過大、小車質量太小等(只要回答出一種原因即可) 9．光電計時器是物理實驗中經常用到的一種精密計時儀器，它由光電門和計時器兩部分組成，光電門的一臂的內側附有發(fā)光裝置(發(fā)射激光的裝置是激光二極管，發(fā)出的光束很細)，如圖中的A和A′，另一臂的內側附有接收激光的裝置，如圖中的B和B′，當物體在它們之間通過時，二極管發(fā)出的激光被物體擋住，接收裝置不能接收到激光信號，同時計時器就開始計時，直到擋光結束光電計時器停止計時，故此裝

18、置能精確地記錄物體通過光電門所用的時間．現有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落，如圖所示． (1)若要用這套裝置來驗證機械能守恒定律，則要測量的物理量有________________________(每個物理量均用文字和字母表示，如高度H) (2)驗證機械能守恒定律的關系式為________________． 【解析】(1)需要測量的物理量有：小球直徑D，兩光電門間的豎直高度H，小球通過上下兩光電門的時間Δt1、Δt2.則小球通過上下兩光電門處的速度分別為、. (2)驗證守恒關系式為：m()2－m()2＝mgH，化簡得：－＝2gH. 【答案】(1)小球直徑D、兩光電門間的豎直

19、高度H、小球通過上下兩光電門的時間Δt1、Δt2 (2)－＝2gH 10．如圖所示，兩個質量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1>m2.現要利用此裝置驗證機械能守恒定律． (1)若選定物塊A由靜止開始下落的過程進行測量，則需要測量的物理量有________．(在橫線上填入選項前的編號) ①物塊的質量m1、m2； ②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間； ③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時間； ④繩子的長度． (2)為提高實驗結果的準確程度，某小組同學對此實驗提出以下建議： ①繩的質量要輕； ②在“輕質繩”的前提下，繩子越長越

20、好； ③盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃； ④兩個物塊的質量之差要盡可能大． 以上建議中確實對提高準確程度有作用的是________．(在橫線上填入選項前的編號) (3)寫出一條上面沒有提到的對提高實驗結果準確程度有益的建議：________________________________________________________________________. 【解析】(1)通過連結在一起的A、B兩物體驗證機械能守恒定律，即驗證系統(tǒng)的勢能變化與動能變化是否相等，A、B連結在一起，A下降的距離一定等于B上升的距離；A、B的速度大小總是相等的，故②、③只測其中之一即可，不

21、需要測量繩子的長度．填①②或①③. (2)如果繩子質量不能忽略，則A、B組成的系統(tǒng)勢能將有一部分轉化為繩子的動能，從而為驗證機械能守恒定律帶來誤差；若物塊搖擺，則兩物塊的速度有差別，為計算系統(tǒng)的動能帶來誤差；兩個物塊質量差較大時，就可以使兩物體下降過程時間變短，由計時所帶來的誤差影響就會越大，故正確選項為①③. 【答案】(1)①②或①③　(2)①③　(3)對同一高度進行多次測量取平均值；選取受力后相對伸長盡量小的繩等(答一條即可) 11．人騎自行車由靜到動，除了要增加人和車的動能以外，還要克服空氣及其他阻力做功．如圖甲所示，為了測量人騎自行車的功率，某活動小組進行了如下實驗：在離出發(fā)線5

22、 m、10 m、20 m、30 m……70 m的地方分別劃上8條計時線，每條計時線附近站幾個學生，手持秒表．聽到發(fā)令員的信號后，受測者全力騎車由出發(fā)線啟動，同時全體學生都開始計時．自行車每到達一條計時線，站在該計時線上的幾個學生就停止計時，記下自行車從出發(fā)線到該條計時線的時間．實驗數據記錄如下(每個計時點的時間都取這幾個同學計時的平均值)： 運動 距離x(m) 0 5 10 20 30 40 50 60 70 運動 時間t(s) 0 2.4 4.2 6.3 7.8 9.0 10.0 11.0 12.0 各段速 度(m/s) 0 2.08

23、 ① 4.76 6.67 8.33 ② 10.0 10.0 　　(1)以縱軸代表自行車運動的距離x，橫軸代表運動的時間t，試在圖乙所示坐標上作出x－t圖． (2)根據(1)作出的x－t圖知，自行車在每一路段內的速度變化不是很大，因此可以用每一段的平均速度代替該段的速度．請計算出上述表格中空缺的①、②處的數據：①________m/s；②________m/s. (3)本次實驗中，設運動過程中，學生和自行車所受阻力與其速度大小成正比，其比例系數為15 N·s/m，則在20 m～30 m路段的平均阻力f1與30 m～40 m路段的平均阻力f2之比f1∶f2＝________；若整個過程中該同學騎車的功率P保持不變，則P＝________W. 【答案】(1)作出x－t圖象如圖丙所示 (2)①2.78　②10.0 (3)0.8　1500