《(江蘇專用)2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能及其守恒定律 實(shí)驗(yàn)五 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律檢測(cè)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(江蘇專用)2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能及其守恒定律 實(shí)驗(yàn)五 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律檢測(cè)(5頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、實(shí)驗(yàn)五 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
1.(2019·泰州摸底)某同學(xué)安裝如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
(1)此實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)當(dāng)是讓重物做__________運(yùn)動(dòng),________(填“需要”或“不需要”)測(cè)出重物的質(zhì)量.
(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz,該同學(xué)選取如圖乙所示的一段紙帶,對(duì)BD段進(jìn)行研究.求得B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vB=________m/s(保留兩位有效數(shù)字),若再求得D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為vD,測(cè)出重物下落的高度為hBD,則還應(yīng)計(jì)算________與______大小是否相等(填字母表達(dá)式).
(3)但該同學(xué)在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在明顯的問(wèn)題.安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)存在的問(wèn)
2、題是________________________________________________________________________;
研究紙帶時(shí)存在的問(wèn)題是___________________________________________________,
實(shí)驗(yàn)誤差可能較大.
解析:(1)由實(shí)驗(yàn)原理知,應(yīng)讓重物在松開(kāi)手后做自由落體運(yùn)動(dòng);根據(jù)機(jī)械能守恒,mgΔh=m(v-v),整理后,得gΔh=(v-v),所以不需要測(cè)量質(zhì)量.
(2)B點(diǎn)速度等于 AC段的平均速度,vB=≈0.19 m/s;根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理知,還應(yīng)計(jì)算(v-v)與ghBD,看兩者大小是否相等.
(3)
3、重物距離桌面太近,會(huì)落到桌面上;B、D時(shí)間間隔太短,實(shí)驗(yàn)誤差較大.
答案:(1)自由落體 不需要 (2)0.19 (v-v) ghBD (3)重物會(huì)落在桌面上(或“紙帶打點(diǎn)過(guò)短”等與此類(lèi)似的答案) B、D兩點(diǎn)時(shí)間間隔過(guò)短
2.(2019·鎮(zhèn)江模擬)如圖甲所示的裝置叫做阿特伍德機(jī),是英國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,用來(lái)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.某同學(xué)對(duì)該裝置加以改進(jìn)后用來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,如圖乙所示.
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),該同學(xué)進(jìn)行了如下操作:
①將質(zhì)量均為M(A的含擋光片,B的含掛鉤)的重物用繩連接后,跨放在定滑輪上,處于靜止?fàn)顟B(tài),測(cè)量出____________
4、(填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門(mén)中心的豎直距離h.
②在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C,讓系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),光電門(mén)記錄擋光片擋光的時(shí)間為Δt.
③測(cè)出擋光片的寬度d,計(jì)算有關(guān)物理量,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,應(yīng)滿足的關(guān)系式為_(kāi)_____________(已知重力加速度為g).
(3)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因有________________________(寫(xiě)一條即可).
(4)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,該同學(xué)突發(fā)奇想:如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,不斷增大物塊C的質(zhì)量m,
5、重物B的加速度a也將不斷增大,那么a與m之間有怎樣的定量關(guān)系?a隨m增大會(huì)趨于一個(gè)什么值?請(qǐng)你幫該同學(xué)解決:
①寫(xiě)出a與m之間的關(guān)系式:________________(還要用到M和g).
②a的值會(huì)趨于____________.
解析:(1)①實(shí)驗(yàn)時(shí),測(cè)量出擋光片中心到光電門(mén)中心的豎直距離h.
(2)重物A經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為v=;則如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,應(yīng)滿足的關(guān)系式為mgh=(2M+m).
(3)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因:繩子有一定的質(zhì)量,滑輪與繩子之間有摩擦,重物運(yùn)動(dòng)受到空氣阻力等.
(4)①根據(jù)牛頓第二定律可知mg=(m+2M)a,解得:
a==
6、.
②當(dāng)m增大時(shí),式子的分母趨近于1,則a的值會(huì)趨于重力加速度g.
答案:(1)①擋光片中心 (2)mgh=(2M+m)
(3)繩子有一定的質(zhì)量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運(yùn)動(dòng)受到空氣阻力等
(4)①a=?、谥亓铀俣萭
3.(2016·高考全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源,可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz.打出紙帶的一部分如圖(b)所示.
該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有記錄交流電的頻率f,需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算.
(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落,利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫(xiě)出
7、:在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),重物下落的速度大小為_(kāi)___________,打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為_(kāi)___________,重物下落的加速度大小為_(kāi)___________.
(2)已測(cè)得s1=8.89 cm,s2=9.50 cm,s3=10.10 cm;當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2,實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.由此推算出f為_(kāi)_______Hz.
解析:(1)利用做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,可得打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)重物下落的速度vB==;打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度vC==.根據(jù)加速度的定義,重物下落的加速度大小為a==
8、(vC-vB)f=.
(2)根據(jù)題述,重物下落受到的阻力為0.01mg,由牛頓第二定律得,mg-0.01mg=ma,解得a=0.99g.由=0.99g,解得f=40 Hz.
答案:(1) (2)40
4.(2019·連云港質(zhì)檢)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,使質(zhì)量為m=1.00 kg的重物自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn),選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示.O為第一個(gè)點(diǎn),A、B、C為從合適位置開(kāi)始選取連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn).已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.80 m/s2,那么:
(1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù),應(yīng)取圖中O點(diǎn)到_____
9、___點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
(2)從O點(diǎn)到(1)問(wèn)中所取的點(diǎn),重物重力勢(shì)能的減少量ΔEp=________J,動(dòng)能增加量ΔEk=________J;請(qǐng)簡(jiǎn)述兩者不完全相等的原因________________________________________.(結(jié)果取三位有效數(shù)字)
(3)若測(cè)出紙帶上所有各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離,根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v及物體下落的高度h,則以為縱軸,以h為橫軸畫(huà)出的圖象是圖中的________.
解析:(1)根據(jù)題圖上所得的數(shù)據(jù),應(yīng)取圖中O點(diǎn)和B點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,因?yàn)锽點(diǎn)的瞬時(shí)速度比較方便計(jì)算.
(2)減少的重力勢(shì)能
ΔEp=mgh=1×9.8×19.2×10-2 J=1.88 J,
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
vB== m/s
=1.92 m/s
EkB=mv=1.84 J
ΔEk=EkB-0=1.84 J
動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減少量的原因主要是重物下落時(shí)受到空氣阻力和打點(diǎn)針與紙帶間的阻力作用,一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
(3)根據(jù)mgh=mv2,得=gh,即與h成正比,故A正確.
答案:(1)B (2)1.88 1.84 重物下落時(shí)受到空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的阻力作用 (3)A
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