新教科版课时32专题提升课9动力学和能量观点的综合应用作业

专题提升课9动力学和能量观点的综合应用1.(2023浙江金华模拟)在“验证机械能守恒定律”实验中。(1)下列说法正确的是(选填字母);

A.安装打点计时器时,两个限位孔的中心连线必须在同一竖直线上B.交变电流的频率不等于50Hz不会对实验结果产生误差C.进行数据处理时,纸带上需要每隔4个点选取一个计数点D.可以利用公式vn2=2gh来计算打第(2)利用如图所示的装置进行实验,在打出的一条清晰纸带上,以打下的第一个点为O点,然后间隔几个点后,依次选取连续的计数点。计算出各计数点的速度v,测量各计数点距O点的距离h,并作出如图所示的v2-h图像。在实验误差允许范围内,(选填“能”或“不能”)得出机械能守恒的结论。图像未过原点的原因是

。

答案(1)A(2)能打下第一个点时,重物已有初速度解析(1)安装打点计时器时,两个限位孔必须处于同一竖直线上,以减小下落时纸带受到的阻力,A正确;实验中认为两个点时间间隔为0.02s,如交变电流的频率不等于50Hz,将会对实验结果产生误差,B错误;实验中重物下落速度快,记录下的点少,以真实的点作为计数点,C错误;需要用平均速度替代时间中点的瞬时速度,D错误。(2)能,选取图示的两个计数点,即有12Δv2=0.45m2·s-2,故gh=0.49m2·s-2,在实验误差范围内,机械能守恒;图像未过原点的原因是打下第一个点时,2.(2022湖南桃源第一中学模拟)利用如图所示装置来验证机械能守恒定律,该装置在竖直平面内标有表示圆心角的刻度,最低点装有光电门。现将一不可伸长的细线穿过带孔的小钢球(质量为m),让小钢球从θ刻度处由静止释放(如图甲),摆球通过光电门时间为Δt,已知当地重力加速度为g。甲乙(1)利用刻度尺测量摆绳长R;螺旋测微器测量小钢球的直径D,由图乙可知小钢球的直径D是mm。

(2)通过最低点时小球的动能Ek=;从静止释放到最低点的过程中重力势能的减小量ΔEp=。(用题中物理量R、m、θ、Δt、g、D表示)

(3)将此过程中小球的重力势能的减小量和动能的增加量进行比较,实验结果往往是重力势能的减小量略大于动能的增加量。写出一条提高实验精确度的建议。答案(1)6.122~6.125均可(2)12mDΔt2mg(R+(3)见解析解析(1)螺旋测微器的可动刻度每一小分度表示0.01mm,所以螺旋测微器可准确到0.01mm。螺旋测微器的读数为6mm+12.3×0.01mm=6.123mm。(2)光电门测得小球在最低点的速度v=DΔt,则Ek=12mv2=12mDΔt2;小球下降的高度h=(R+D2)(1-sinθ),重力势能的减少量ΔEp(3)提高实验精确度的建议:多次测量,结果取平均值或适当增大小球质量或适当减小小球体积或增大小球密度(选用钢球、铜球等)。3.(2023山东青岛模拟)为了消除空气阻力对实验结果的影响,某实验小组用如图甲所示实验装置做验证机械能守恒定律实验,牛顿管竖直固定在铁架台上,光电门固定在牛顿管的外侧,紧贴牛顿管外侧再固定刻度尺(图中未画出),启动抽气泵,将牛顿管内的空气抽出,已知橡胶球的质量为m,当地重力加速度为g。(1)先用游标卡尺测量橡胶球直径d,如图乙所示,则小球直径d=mm;

(2)从刻度尺上读取橡胶球球心和光电门中心对应的刻度值l1、l2。将橡胶球由静止释放,记录橡胶球第一次通过光电门的挡光时间Dt1;(3)要验证橡胶球下落过程中机械能是否守恒,只需比较与是否相等即可;(用上面测得数据符号表示)

(4)该小组要利用该装置进一步探究橡胶球与管底第一次碰撞前后球的机械能损失情况,他们记录了橡胶球第二次通过光电门的挡光时间Δt2,则碰撞过程中橡胶球损失的机械能为。

答案(1)6.60(3)d22Δt12g(4)m解析(1)根据游标卡尺的读数规则有0.6cm+12×0.05mm=6.60mm。(3)要验证橡胶球下落过程中机械能是否守恒,则只需满足v22根据上面测得数据符号表示d22Δt12=g((4)第二次通过光电门时的速度为v'=dΔ则根据能量守恒有ΔEk=12mv2-12mv'2=4.(2023湖南湘潭模拟)用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验,质量均为m的钩码A、B通过定滑轮用细线连接,钩码B上放一个质量也为m的槽码C,从一定高度由静止释放后,钩码B通过带孔隔板F而槽码C留在隔板上,之后钩码B匀速下降并通过光电门E。(1)用游标卡尺测得钩码厚度d如图乙所示,则钩码厚度d=mm;

(2)实验测得槽码C到隔板的高度为h,钩码通过光电门的时间为t,查得当地重力加速度为g,若在误差允许范围内满足表达式(用本题中涉及的符号表示),则验证了该系统在到达隔板前的过程机械能守恒;

(3)利用本装置还可以测槽码的质量,实验如下:钩码的质量m已知,取另一未知质量的槽码D,操作方法同上;多次改变槽码D到隔板的高度,记录多组对应数据h与t;并作出1t2-h图像,如图丙所示,求得图线的斜率为k,则槽码D的质量表达式为(用m、g、d、k表示丙答案(1)15.60(2)h=3(3)2解析(1)游标卡尺读数为15mm+12×0.05mm=