高考物理一轮复习 课时作业 第22讲 实验：探究功与速度变化的关系 验证机械能守恒定律.doc

2013届高三物理总复习精品课时作业第22讲 实验：探究功与速度变化的关系 验证机械能守恒定律1用电磁打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列操作：a用刻度尺测出选定的0到1、2、3点间的距离，查出当地的g值b在支架上竖直架好打点计时器c测出重物的质量d算出各对应点的势能和动能，并通过比较得出结论e提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方f把电池接到打点计时器的接线柱上g将50 hz的低压交流电源接到打点计时器的接线柱上h接通电源再松开纸带请你选出其中正确的操作步骤，并按合理的操作顺序排列：_.(用字母填写)【答案】bgehad2在“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中，质量m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点，图示为选取的一条符合实验要求的纸带，o为第一个点(速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的3个计数点a、b、c作为测量的点，经测量知道a、b、c各点到o点的距离分别为50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g9.8 m/s2.根据以上数据，可计算出打b点时的速度vb_m/s，重物由o点运动到b点，重力势能减少了_j，动能增加了_j根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_m/s2，重物在从a下落到b的过程中所受的平均阻力为_n(结果均保留三位有效数字)【解析】vb4.00 m/s|ep|mgob8.43 jekbmv8.00 ja9.00 m/s2根据牛顿第二定律有：fm(ga)0.800 n.【答案】4.008.438.009.000.8003在利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验中(1)某同学在实验中得到的纸带如图所示，其中a、b、c、d是打下的相邻的四个点，它们到运动起始点o的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.已知当地的重力加速度g9.80 m/s2，打点计时器所用电源的频率为50 hz，重物的质量为1.00 kg.请根据以上数据计算重物由o点运动到c点的过程中，重力势能的减少量为_j，动能的增加量为_j(结果均保留三位有效数字)(2)甲、乙、丙三名同学通过实验各得到一条纸带，它们前两个点间的距离分别是1.0 mm、1.9 mm、4.0 mm.那么操作上一定存在错误的同学是_，造成错误的原因是_【解析】(1)epmgoc7.62 jvc3.89 m/sekcmv7.57 j.(2)丙得到的距离为4.00 mm，而自由落体运动中在前0.02 s内下落的距离hgt22 mm，故其错误，说明打第一个点时纸带有初速度但当摩擦力较大时，相距1 mm还是可能的【答案】(1)7.627.57(2)丙先释放重物，后接通电源4某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如图所示当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间所用的西瓯xds007光电门传感器可测得最短时间为0.01 ms.将挡光效果好、宽度d3.8103 m的黑色磁带贴在透明直尺上现将直尺从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间ti与图中所示的高度差hi，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示(取g9.8 m/s2，表格中m为直尺的质量)ti(103 s)vi (ms1)ekimvmvhi(m)mghi11.213.1421.153.300.52m0.060.52m31.003.802.29m0.242.35m40.954.003.07m0.323.14m50.900.41(1)从表格中的数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是：_.(2)请将表格中的数据填写完整(3)通过实验得出的结论是：_.【答案】(1)极短时间或极短位移内的平均速度趋近于瞬时速度(2)4.224.00m4.02m(3)在误差允许的范围内，机械能守恒5某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图甲所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小在水平桌面上相距50.0 cm的a、b两点各安装一个速度传感器，记录小车通过a、b时的速度大小小车中可以放置砝码(1)实验主要步骤如下：测量_和拉力传感器的总质量m1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路将小车停在c点，_，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过a、b时的速度在小车中增加砝码，或_，重复的操作(2)下表是他们测得的一组数据，其中m是m1与小车中砝码质量之和，|vv| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量e，f是拉力传感器受到的拉力，w是f在a、b间所做的功表格中e3_，w3_.(结果保留三位有效数字)(3)根据下表，请在图乙中的方格纸上作出ew图线数据记录表次数m/kg|vv|/(m/s)2e/jf/nw/j10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40e31.220w341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43【解析】(2)由各组数据可见规律e m|vv|，可得e30.600；观察fw数据规律可得数值上w0.610.(3)在方格纸上作出ew图线如图丙所示【答案】(1)小车 然后释放小车减少砝码(2)0.6000.610(3)ew图线如图丙所示6如图所示，将轻弹簧放在凹形光滑轨道上，并将其一端与轨道的相应端固定，轨道放在水平桌面的边缘上，轨道中放一球利用该装置可以找出弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系(1)为完成实验，除了图中有的，还需要哪些器材？答：_.(2)如果在实验中，得到弹簧的压缩量l和小球离开桌面后落地的水平位移x的一些数据如下表所示，则得到的实验结论是：_.实验次数1234l/cm2.003.004.005.00x/cm29.2045.0560.5275.40【解析】(2)由机械能守恒定律得：epmv又由平抛运动的规律知：v0x可得：本实验中弹簧的弹性势能epx2又由实验数据可得：xl可得实验结论：epl2.【答案】(1)白纸、复写纸、刻度尺(2)弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的平方成正比7某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当：_；_.(2)该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个打点a、b、c、d、e、f为计数点，测得点a到b、c、d、e、f的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5.若打点的频率为f，则打e点时重物速度的表达式为ve_；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出速度的二次方(v2)与距离(h)的关系图线，如图丙所示，则重力加速度g_m/s2.(3)若当地的重力加速度值为9.8 m/s2，你认为该同学测量值存在偏差的主要原因是_【解析】打点计时器使用的是46 v的交流电源，重物要靠近打点计时器开始释放ve.v22gh，在v2h图象中，斜率为2g，可得g9.4 m/s2.【答案】(1)打点计时器不能接到电源的“直流输出端”上重物起始下落的位置过低(2)9.4 (3)存在摩擦和空气阻力8某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行打点计时器的工作频率为50 hz.(1)实验中木板略微倾斜，这样做_a是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑b是为了增大小车下滑的加速度c可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功d可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动(2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为w1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2w1橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出根据第四次的纸带(如图乙所示)求得小车获得的速度为_m/s. (3)若根据多次测量数据画出的wv草图如图丙所示，根据图线形状，可知对w与v的关系作出的猜想肯定不正确的是_awbw cwv2 dwv3(4)如果wv2的猜想是正确的，则画出的wv2图象应是_(5)在本实验中你认为影响实验效果的可能原因是_(只要回答出一种原因即可)【解析】(1)使木板稍微倾斜的目的是平衡摩擦力，使得橡皮筋松动后小车能够做匀速运动，故选项c、d正确(2)由纸带后半部分两点间距离相同可知小车开始做匀速运动，可求得：v2 m/s.(3)由wv图象可知，随速度增大，w变化率增大，故选项a、b是不可能的(4)若wv2，由函数关系可知wv2图象应该是过原点的直线(5)影响实验效果的因素很多，例如：橡皮筋规格不完全相同、小车质量太小、木板倾斜过大或过小、每次实验不能让小车从同一位置由静止开始释放等等【答案】(1)cd(2)2(3)ab(4)过原点的一条直线(5)橡皮筋的规格不完全相同、木板倾斜过大、小车质量太小等(只要回答出一种原因即可)9光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图中的a和a，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图中的b和b，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，如图所示(1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有_(每个物理量均用文字和字母表示，如高度h)(2)验证机械能守恒定律的关系式为_【解析】(1)需要测量的物理量有：小球直径d，两光电门间的竖直高度h，小球通过上下两光电门的时间t1、t2.则小球通过上下两光电门处的速度分别为、.(2)验证守恒关系式为：m()2m()2mgh，化简得：2gh.【答案】(1)小球直径d、两光电门间的竖直高度h、小球通过上下两光电门的时间t1、t2(2)2gh10如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块a和b，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律(1)若选定物块a由静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有_(在横线上填入选项前的编号)物块的质量m1、m2；物块a下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块b上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：绳的质量要轻；在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；两个物块的质量之差要尽可能大以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_(在横线上填入选项前的编号)(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_.【解析】(1)通过连结在一起的a、b两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，a、b连结在一起，a下降的距离一定等于b上升的距离；a、b的速度大小总是相等的，故、只测其中之一即可，不需要测量绳子的长度填或.(2)如果绳子质量不能忽略，则a、b组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物块的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；两个物块质量差较大时，就可以使两物体下降过程时间变短，由计时所带来的误差影响就会越大，故正确选项为.【答案】(1)或(2)(3)对同一高度进行多次测量取平均值；选取受力后相对伸长尽量小的绳等(答一条即可)11人骑自行车由静到动，除了要增加人和车的动能以外，还要克服空气及其他阻力做功如图甲所示，为了测量人骑自行车的功率，某活动小组进行了如下实验：在离出发线5 m、10 m、20 m、30 m70 m的地方分别划上8条计时线，每条计时线附近站几个学生，手持秒表听到发令员的信号后，受测者全力骑车由出发线启动，同时全体学生都开始计时自行车每到达一条计时线，站在该计时线上的几个学生就停止计时，记下自行车从出发线到该条计时线的时间实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值)：运动距离x(m)0510203040506070运动时间t(s)02.44.26.37.89.010.011.012.0各段速度(m/s)02.084.766.678.3310.010.0(1)以纵轴代表自行车运动的距离x，横轴代表