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2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 實驗、探究 驗證機械能守恒定律課時作業(yè) 新人教版必修2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．關(guān)于“驗證機械能守恒定律”的實驗中，以下說法正確的是(　　) A．實驗中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因為紙帶越短，克服摩擦力做的功就越小，誤差就越小 B．稱出重錘的質(zhì)量，是不可缺少的步驟 C．紙帶上第1、2兩點間距若不接近2mm，無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù)，實驗誤差一定較大 D．處理打完點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實驗點跡，而不必采用“計數(shù)點”的方法 2．在用落體法“驗證機械能守恒”的實驗中，某同學(xué)上交的實驗報告中，顯示重錘增加的動能略大于重錘減少的重力勢能，則出現(xiàn)這一問題的可能原因是(　　) A．重錘的質(zhì)量測量錯誤 B．用公式vt＝gt計算各點的速度 C．交流電源的頻率不等于50Hz D．重錘下落時受到的阻力過大 3．實驗時，計時器電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80m/s2，測得所用重錘的質(zhì)量為1.00kg，甲、乙、丙三位同學(xué)分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點間的距離分別為1.8mm、1.9mm、2.5mm，可以看出其中肯定有一個學(xué)生在操作上有錯誤，這位同學(xué)是________，操作錯誤是________，若按實驗要求正確地選出紙帶進(jìn)行測量，量得連續(xù)3點A、B、C到第1點之間的距離分別是AO＝15.55cm，BO＝19.20cm，CO＝23.30cm，則計時器打下B點時，重錘重力勢能的減少量為________ J，重錘增加的動能是________ J. 4．用如圖所示的裝置驗證小球做自由落體運動時機械能守恒，圖中O為釋放小球的位置，A、B、C、D為固定速度傳感器的位置且與O在同一條豎直線上． 第4題圖 (1)若當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，還需要測量的物理量有____________． A．小球的質(zhì)量m B．小球下落到每一個速度傳感器時的速度v C．小球下落到每一個速度傳感器時下落的高度h D．小球下落到每一個速度傳感器時所用的時間t (2)作出v2h圖象，由圖象算出其斜率k，當(dāng)k＝____________可以認(rèn)為小球下落過程中機械能守恒． (3)寫出對減小本實驗誤差有益的一條建議：________________________________________________________________________________________________________. 5．某課外活動小組利用豎直上拋運動驗證機械能守恒定律． (1)某同學(xué)用20分度游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，讀數(shù)如圖甲所示，小球直徑為____________cm. 圖乙所示彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計時裝置測出小球通過A、B的時間分別為2.55ms、5.15ms，由此可知小球通過光電門A、B時的速度分別為vA、vB，其中vA＝____________m/s. 　　 　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　乙 第5題圖 (2)用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，只需比較____________是否相等，就可以驗證機械能是否守恒(用題目中涉及的物理量符號表示)． (3)通過多次實驗發(fā)現(xiàn)，小球通過光電門A的時間越短，(2)中要驗證的兩數(shù)值差越大．試分析實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因是____________． 6．學(xué)生實驗“用DIS研究機械能守恒定律”的裝置如圖(a)所示，某組同學(xué)在一次實驗中，選擇DIS以圖象方式顯示實驗的結(jié)果，所顯示的圖象如圖(b)所示．圖象的橫軸表示小球距D點的高度h，縱軸表示擺球的重力勢能EP、動能Ek或機械能E.試回答下列問題： (1)在定量研究機械能守恒定律之前需要進(jìn)行定性研究的實驗，實驗中用到圖中的定位擋片，它的作用是________． (A)保證小球每次從同一高度釋放． (B)保證小球每次擺到同一高度． (C)觀察受到阻擋后小球能否擺到另外一側(cè)接近釋放時的同一高度． (D)觀察受到阻擋前后小球在兩側(cè)用時是否相同． (2)圖(a)所示的實驗裝置中，傳感器K的名稱是____________． (3)圖(b)的圖象中，表示小球的重力勢能EP、動能Ek、機械能E隨小球距D點的高度h變化關(guān)系的圖線分別是______________________(按順序填寫相應(yīng)圖線所對應(yīng)的文字)． (a) (b) 第6題圖 7．如圖所示為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為： 第7題圖 帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶，帶鐵夾的重錘、天平． 回答下列問題： (1)為完成此實驗，除了所給的器材外，還需要的器材有____________．(填入正確選項前的字母) A．米尺 B．秒表 C．0～12 V的直流電源 D．0～12 V的交流電源 (2)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟： A．按照圖示的裝置安裝器材 B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上 C．用天平測出重錘的質(zhì)量 D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶 E．測量紙帶上某些點間的距離 F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能 其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是____________． (3)實驗中誤差產(chǎn)生的原因有________________________________________________________．(寫出兩個原因) 8．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，質(zhì)量m＝ 1.00kg的重物自由下落，帶動紙帶打出一系列的點，如圖所示．相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.02s；(g＝9.8m/s2，計算結(jié)果小數(shù)點后保留2位有效數(shù)字) (1)從起點O到打下計數(shù)點B的過程中物體的動能增加量ΔEK＝____________J，勢能減少量ΔEP＝____________J； (2)通過計算發(fā)現(xiàn)，數(shù)值上ΔEK＜ΔEP，這是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用．我們可以通過該實驗裝置測 定該阻力的大小，方法如下：先通過紙帶測得下落的加速度a＝____________m/s2.再根據(jù)牛頓第二定律計算出重錘在下落的過程中受到的平均阻力f＝____________N. 第8題圖 9．某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖(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(yīng)該守恒，即mv2＝mgh.直接測量擺球到達(dá)B點的速度v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v. 第9題圖 如圖(a)中，懸點正下方P點處放有水平放置熾熱的電熱絲，當(dāng)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(fù)寫紙，當(dāng)小球落在復(fù)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(fù)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(zhì)量為m. (1)根據(jù)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＝________.　 (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＝________. 課時作業(yè)(二十一)　實驗、探究：驗證機械能守恒定律 　1.D　【解析】 由實驗的具體操作步驟知，紙帶過短就無法獲得足夠多的測量數(shù)據(jù)，故A錯．不需要測得重錘重力，就可以通過v2/2＝gh來驗證機械能是否守恒．C項說法沒有道理，故C錯． 　2.BC　【解析】 重錘的質(zhì)量大小不會影響實驗結(jié)果，故A錯．考慮阻力作用，重錘的實際加速度要偏低，故B正確，頻率不等于50Hz，如果計算時采用50Hz，可能出現(xiàn)此結(jié)果，故C正確．重錘受到阻力過大，加速度會減小，動能應(yīng)該略小于勢能才對，故D錯． 　3.丙　先放開紙帶后接通電源　1.88　1.88　【解析】 由于2.5比1.8和1.9大的多，所以丙錯，數(shù)值偏大，說明打點時已有初速度，故應(yīng)為先放開了紙帶后接通電源．通過B點時重力勢能減小量ΔEp為： ΔEp＝mgh＝19.80.192＝1.88J　vB＝≈1.94m/s，所以Ek＝mv＝11.942≈1.88J. 　4.(1)BC　(2)2g　(3)相鄰速度傳感器間的距離適當(dāng)大些，選用質(zhì)量大，體積小的球做實驗等． 　【解析】 根據(jù)驗證機械能守恒公式 mgh1＋mv＝mgh2＋mv　由公式可知； 只需要測量小球下落到每一個傳感器的速度V及高度h即可． 由公式mgh＝mv2，即v2＝2gh可知． v2－h(huán)圖象是一條直線，且斜率k為2g. 由于空氣阻力的存在，所以相鄰傳感器間的距離適當(dāng)大些，選用質(zhì)量大，體積小的小球等都可以減小空氣阻力的影響． 　5.(1)1.020　4.0　　(2)gh與　　(3)空氣阻力，速度越大，阻力越大． 　【解析】 游標(biāo)卡尺為20分度，則一格為厘米，由圖可知，零刻度在“1”的右側(cè)，且第四格的刻度線對齊，則1＋4＝1.02厘米，由于時間極短，可視為勻速通過．vA＝＝＝＝4.0m/s，根據(jù)機械能守恒定律公式：mv＝mv＋mgh，即gh＝ v－v，即可證明機械能守恒，小球上升過程中受到空氣阻力的作用，速度越大，所受阻力越大． 　6.(1)C　　(2)光電門傳感器　　(3)乙、丙和甲 　【解析】 (1)用DIS研究機械能守恒定律實驗中，定位片的作用是用來觀測受到阻擋后小球能否擺到另外一側(cè)接折釋放時的同一高度；(2)傳感器k為光電門傳感器，用來測小球經(jīng)過D點時的速度；(3)小球機械能守恒，甲表示機械能E；距離D點越近，小球重力勢能越低，動能越大，故乙表示小球重力勢能，丙表示小球動能． 　7.(1)AD　　(2)B　　(3)見解析 　【解析】 (1)驗證機械能守恒實驗，即重力勢能減小量等于動能的增加量，要用米尺測出下落的位移，打點計時器要接在0～12V的交變電源； (2)很明顯，打點計時器要接在“交流輸出”上，B錯； (3)誤差產(chǎn)生的原因：紙帶與計時器之間有摩擦，米尺上讀數(shù)誤差等． 　8.(1)1.55　1.56　　(2)9.50　0.30 　【解析】 EKB＝mv vB＝＝＝＝1.76m/s 所以EKB＝1.001.76J＝1.55J EP＝mgh＝1.009.815.9310－2J＝15.6J 由ΔS＝at2可知： a＝＝ ＝9.50m/s2 mg－f＝ma, 可知f＝0.30N. 　9.(1)64.7(64.0～65.5)　(2)x　(3)mg(h1－h(huán)2)　 　【解析】 (1)用一個最小的圓圈起所有小球落點，圓的圓心即為小球落點的平均位置，然后讀出圓心對應(yīng)刻度的值即為小球平拋的水平距離，為64.7cm.(2)由h2＝gt2和x＝v0t可得v0＝x.(3)由A到B過程中，小球重力勢能的減少量為ΔEp＝mg(h1－h(huán)2)，動能的增加量　ΔEk＝mv＝.