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《金版新学案》2012高三物理一轮课下作业 第5章 机械能及其守恒定律 第四讲


机械能及其守恒定律 第四讲
1.(2010·四川卷)有 4 条用打点计时器(所用交流电频率为 50 Hz)打出的纸带 A、B、C、 D,其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的.为找出该纸带,某同学在每条纸带 上取了点迹清晰的、连续的 4 个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为 x1、x2、x3.请你 2 根据下列 x1、 2、 3 的测量结果确定该纸带为________. x x (已知当地的重力加速度为 9.791 m/s ) A.61.0 mm,65.8 mm,70.7 mm B.41.2 mm,45.1 mm,53.0 mm C.49.36 mm,53.5 mm,57.3 mm D.60.5 mm,61.0 mm,60.6 mm) 解析: 验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实验,所以相邻的 0.02 s 内的位移增 2 2 加量为 Δx=gT =9.791×0.02 m≈3.9 mm. 答案: C 2.(2010·安徽理综)利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物体由 静止开始自由下落到某点时的瞬时速度 v 和下落高度 h.某班同学利用实验得到的纸带,设计 了以下四种测量方案:

a.用刻度尺测出物体下落的高度 h,并测出下落时间 t,通过 v=gt 计算出瞬时速度 v b.用刻度尺测出物体下落的高度 h,并通过 v= 2gh计算出瞬时速度 v c.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速 度,测算出瞬时速度 v,并通过 h= 计算出高度 h 2g d.用刻度尺测出物体下落的高度 h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度, 等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度 v 以上方案中只有一种正确,正确的是______.(填入相应的字母) 解析: 在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做 g,只能把它当做 未知的定值,所以正确方案只有 d 项. 答案: d

v2

3(2010·新课标全国卷改编题)右图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器 材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平.回答下列问题: (1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有________.(填入正确选项前的字 母) A.游标卡尺 B.秒表 C.0~12 V 的直流电源 D.0~12 V 的交流电源
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(2)实验中误差产生的原因有___________________________________________.(写出两 个原因) 解析: (1)不是用游标卡尺测长度,而是用米尺测量长度,用 D 项交流电源供打点计时 器使用.(2)纸带与打点计时器之间有摩擦,用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差,计算 势能变化时,选取始末两点距离过近,交流电频率不稳定. 答案: (1)D (2)纸带与打点计时器之间有摩擦,用米尺测量纸带上点的位置时读数有 误差,计算势能变化时,选取始末两点距离过近,交流电频率不稳定. 4.(2011·安徽池州)在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为 50 Hz,依次打出的点为 0,1,2,3,4,…n.则:

(1)如用第 2 点到第 6 点之间的纸带来验证, 必须直接测量的物理量为________________、 ________________ 、 ________________ , 必 须 计 算 出 的 物 理 量 为 ________________ 、 ________________,验证的表达式为__________________. (2)下列实验步骤操作合理的顺序排列是____________(填写步骤前面的字母). A.将打点计时器竖直安装在铁架台上 B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落 C.取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验 D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带 E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度 h1,h2,h3…,hn,计算出对应的瞬时速 度 v1,v2,v3,…vn 1 2 F.分别算出 mvn和 mghn,在实验误差范围内看是否相等 2 答案: (1)第 2 点到第 6 点之间的距离 h26 第 1 点到第 3 点之间的距离 h13 第 5 点到 1 2 1 2 第 7 点之间的距离 h57 第 2 点的瞬时速度 v2 第 6 点的瞬时速度 v6 mgh26= mv6- mv2 2 2 (2)ADBCEF 5.(2011·广州模拟)“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如下图所示的甲或乙方案 来进行. (1) 比 较 这 两 种 方 案 , ________( 选 填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ”) 方 案 好 些 , 理 由 是 __________________.

(2)如图丙是该实验中得到的一条纸带,测得每两个计数点间的距离如图中所示,已知每 两个计数点之间的时间间隔 T =0.1 s.物体运动的加速度 a =________;该纸带是采用 ________( 选 填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ”) 实 验 方 案 得 到 的 . 简 要 写 出 判 断 依 据 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.

丙 (3)如图丁所示是采用甲方案时得到的一条纸带,在计算图中 N 点速度时,几位同学分别 用下列不同的方法进行,其中正确的是( )
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丁 A.vN=gnT C.vN= B.vN=

xn+xn+1 2T

dn+1+dn-1 2T

D.vN=g(n-1)T

答案: (1)甲 该方案摩擦阻力小,误差小,操作方便 2 (2)4.83 m/s 乙 因为物体的加速度比 g 小得多 (3)B 6.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,质量 m=1.00 kg 的重物自由下落, 打点计时器在纸带上打出一系列点.如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带,O 为第一个 点,A、B、C 为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出).已知打点计时器每隔 0.02 2 s 打一次点,当地的重力加速度 g=9.80 m/s .那么:

(1)纸带的________端(选填“左”或“右”)与重物相连; (2)根据图上所得的数据,从 O 点到 B 点,重物重力势能减少量 ΔEp=________ J,动能 增加量 ΔEk=________ J(结果取 3 位有效数字); (3)实验的结论是________________________________________________________. 所以纸带的左端与重物相连. 根据图上所得的数据, 解析: O 为第一个点在纸带的左端, 1 ?xOC-xOA?2 从 O 点到 B 点,重物重力势能减少量 ΔEp=mgxOB=1.88 J,动能增加量 ΔEk= m? ?= 2 ? 2T ? 1.84 J.实验的结论是:重物只受重力作用,在误差允许范围内,重物减小的重力势能等于 增加的动能,即机械能守恒. 答案: (1)左 (2)1.88 1.84 (3)重物只受重力作用,在误差允许范围内,重物减小 的重力势能等于增加的动能,即机械能守恒

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