高考物理一輪復習 第五章 機械能 實驗六 驗證機械能守恒定律課時作業(yè)

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1、 實驗六 驗證機械能守恒定律 一、單項選擇題 1．(2016江西余江一中二模)在高中物理力學實驗中，下列說法中正確的是(　　) A．在“探究動能定理”的實驗中，通過改變橡皮筋的長度來改變拉力做功的數(shù)值 B．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，采用的科學方法是等效替代法 C．在“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中，可用直尺直接測量彈簧的伸長量 D．在處理實驗數(shù)據(jù)時，常常采用圖象法可以減小系統(tǒng)誤差 解析：我們用橡皮筋拉動小車的方法來探究橡皮筋的拉力對小車所做的功與小車速度變化的關系時，每次保持橡皮筋的形變量一定，當有n根相同橡皮筋并系在小車上時，n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一

2、根橡皮筋時對小車做的功的n倍，所以每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度必須要保持一致，故A錯誤；在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，采用的科學方法是等效替代法：兩個分力與合力的效果是相同的，故B正確；為了減小誤差，應測量彈簧的總長度，不能直接測量伸長量，故C錯誤；圖象法只能減小因測量而產生的偶然誤差，不能減小系統(tǒng)誤差，故D錯誤． 答案：B 2．(2017吉大附中模擬)如圖所示為游樂場中過山車的一段軌道，P點是這段軌道的最高點，A、B、C三處是過山車的車頭、中點和車尾．假設這段軌道是圓軌道，各節(jié)車廂的質量相等，過山車在運行過程中不受牽引力，所受阻力可忽略．那么過山車在通過P點的過程中，下列說法正確的

3、是(　　) A．車頭A通過P點時的速度最小 B．車的中點B通過P點時的速度最小 C．車尾C通過P點時的速度最小 D．A、B、C通過P點時的速度一樣大 解析：過山車在運動過程中，受到重力和軌道支持力作用，只有重力做功，機械能守恒，動能和重力勢能相互轉化，則當重力勢能最大時，過山車的動能最小，即速度最小，根據(jù)題意可知，車的中點B通過P點時，重心的位置最高，重力勢能最大，則動能最小，速度最小，故選B. 答案：B 3．(2017山東師范大學附屬中學模擬)一小球從地面上以某一初速度豎直向上拋出，運動過程中受到的阻力大小與速率成正比，在上升過程中，下列能正確反映小球的機械能E隨上升高度h

4、的變化規(guī)律(選地面為零勢能參考平面)的是(　　) 解析：小球運動過程中阻力做負功，根據(jù)能量守恒定律可得：E＝E0－fh＝E0－kvh，E-h圖象的斜率表示阻力，因為速度在減小，所以阻力在減小，故圖象的斜率減小，C正確． 答案：C 4．(2017江蘇如東高級中學期中)如圖甲所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在水平地面上，一小球放在輕彈簧的上端而不拴連，從靜止開始向上運動的過程中，規(guī)定運動的起點為重力勢能的零點，小球機械能E隨其位移大小x的變化規(guī)律如圖乙所示，且曲線與平行于x軸的直線相切，則下列說法中正確的是(　　) A．小球在0～x1這段位移上加速度一直減小 B．小球在0～x1這段

5、位移上加速度先減小后變大 C．小球在x1～x2這段位移上先加速后減速運動 D．上升過程中，彈簧對小球做的功為E0 解析：小球在0～x1這段位移上，彈簧對小球有向上的彈力，彈力先大于重力，后小于重力．彈力不斷減小，則小球所受的合力先減小后增大，加速度先減小后增大，故A錯誤，B正確；小球在x1～x2這段位移上，小球離開彈簧后做豎直上拋運動，先向上減速后向下加速運動，故C錯誤；上升過程中，根據(jù)功能原理可知，彈簧對小球做的功等于小球機械能的增加量，彈簧對小球做的功為E0，故D錯誤． 答案：B 5.(2017黑龍江哈爾濱六中期中)如圖所示，物體A的質量為M，圓環(huán)B的質量為m，通過繩子連接在一起

6、，圓環(huán)套在光滑的豎直桿上，開始時連接圓環(huán)的繩子處于水平，長度l＝4 m，現(xiàn)從靜止釋放圓環(huán)．不計定滑輪和空氣的阻力，g取10 m/s2，若圓環(huán)下降h＝3 m時的速度v＝5 m/s，則A和B的質量關系為(　　) A.＝　　　　　　　 B.＝ C.＝ D.＝ 解析：下降3 m后圓環(huán)的速度可以按如圖所示分解，故可得vA＝vcos θ＝，A、B和繩子看成一個整體，整體只有重力做功，機械能守恒，當圓環(huán)下降h＝3 m時，根據(jù)機械能守恒可得mgh＝MghA＋mv2＋MvA2，其中hA＝－l，聯(lián)立可得＝，故A正確． 答案：A 二、多項選擇題 6.(2016廣東韶關模擬)一輕質彈簧，固定于天花板上的

7、O點處，原長為L，如圖所示，一個質量為m的物塊從A點豎直向上拋出，以速度v與彈簧在B點相接觸，然后向上壓縮彈簧，到C點時物塊速度為零，在此過程中無機械能損失，則下列說法正確的是(　　) A．由A到C的過程中，動能和重力勢能之和保持不變 B．由B到C的過程中，彈性勢能和動能之和逐漸減小 C．由A到C的過程中，物塊m的機械能守恒 D．由B到C的過程中，物塊與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒 解析：對物塊由A到C的過程中，除重力做功外還有彈簧彈力做功，物塊機械能不守恒，A、C錯誤；對物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，即重力勢能、彈性勢能和動能之和不變，上升過程中，重力勢能增加，故彈性勢能和動能之和逐

8、漸減小，B、D正確． 答案：BD 7.(2017山東東營一中質檢)如圖，豎直環(huán)A半徑為r，固定在木板B上，木板B放在水平地面上，B的左右兩側各有一擋板固定在地上，B不能左右運動，在環(huán)的最低點靜放有一小球C，A、B、C的質量均為m.給小球一水平向右的瞬時速度v，小球會在環(huán)內側做圓周運動，為保證小球能通過環(huán)的最高點，且不會使環(huán)在豎直方向上跳起(不計小球與環(huán)的摩擦阻力)，瞬時速度v必須滿足(　　) A．最小值 B．最大值 C．最小值 D．最大值 解析：小球在最高點，速度最小時有mg＝m，解得v1＝.根據(jù)機械能守恒定律有2mgr＋mv12＝mv′12，解得v′1＝.小球在最高點，速度最大

9、時有mg＋2mg＝m，解得v2＝.根據(jù)機械能守恒定律有2mgr＋mv22＝mv′22，解得v′2＝.所以保證小球能通過環(huán)的最高點，且不會使環(huán)在豎直方向上跳起，最低點的速度范圍為：≤v≤，故C、D正確，A、B錯誤． 答案：CD 8.(2016廣東廣州模擬)如圖，不計空氣阻力，從O點水平拋出的小球抵達光滑斜面上端P處時，速度方向恰好沿著斜面方向，然后緊貼斜面PQ做勻加速直線運動．下列說法正確的是(　　) A．小球在斜面上運動的加速度大小比平拋運動時的大 B．小球在斜面上運動的加速度大小比平拋運動時的小 C．撤去斜面，小球仍從O點以相同速度水平拋出，落地速率將不變 D．撤去斜面，小球仍從

10、O點以相同速度水平拋出，落地時間將不變 解析：小球在抵達斜面之前做平拋運動，加速度為g，在斜面上運動時，由牛頓第二定律得加速度為a＝＝gsin α(α是斜面的傾角)，可知小球在斜面上運動的加速度大小比平拋運動時的小，故A錯誤，B正確．整個過程中小球的機械能守恒，由機械能守恒定律得mgh＋mv02＝mv2，則落地時速率v＝，若撤去斜面，小球仍從O點以相同速度水平拋出，落地速率將不變，故C正確．比較小球在斜面上與空中運動的時間，由于小球在斜面上運動的加速度為a＝gsin α，豎直分加速度為a⊥＝asin α＝gsin2α＜g，則知撤去斜面后，落地時間變短，故D錯誤． 答案：BC 三、非選擇題

11、 9．(2017四川成都七中期中考試)如圖甲所示，跨過定滑輪的細線兩端系著質量均為M的物塊A、B，A下端與通過打點計時器的紙帶相連，B上放置一質量為m的金屬片C，固定的金屬圓環(huán)D處在B的正下方，系統(tǒng)靜止時C、D間的高度差為h.先接通電磁打點計時器，再由靜止釋放B，系統(tǒng)開始運動，當B穿過圓環(huán)D時C被D阻擋而停止． (1)整個運動過程中紙帶上計數(shù)點的間距如圖乙所示，其中每相鄰兩點之間還有4個點未畫出，已知打點計時器的工作頻率為50 Hz.由此可計算出C被阻擋前B的加速度大小a＝________ m/s2；B剛穿過D時的速度大小v＝________ m/s(結果保留兩位有效數(shù)字)． (2)

12、若用該裝置驗證機械能守恒定律，則需驗證等式________是否成立．還可運用圖象法加以驗證：改變物塊B的釋放位置，重復上述實驗，記錄每次C、D間的高度差h，并求出B剛穿過D時的速度v，作出v2-h圖線如圖丙所示，根據(jù)圖線得出重力加速度的表達式g＝________，代入數(shù)據(jù)再與當?shù)氐闹亓铀俣却笮”容^，判斷系統(tǒng)機械能是否守恒(均用題中物理量的字母表示)． (3)在不增加實驗器材的情況下，請?zhí)岢鰷p小實驗誤差的一個辦法：________. 解析：(1)根據(jù)Δx＝aT2，運用逐差法得，a＝＝ m/s2＝4.8 m/s2. B剛穿過D時的速度大小v＝m/s≈2.6 m/s. (2)系統(tǒng)重力勢能的

13、減少量ΔEp＝mgh，系統(tǒng)動能的增加量ΔEk＝(2M＋m)v2，則需驗證mgh＝(2M＋m)v2. 根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得，mgh＝(2M＋m)v2，解得g＝. (3)減小誤差的方法：適當增加C、D間的高度差；適當增加金屬片C的質量；保證打點計時器的限位孔在同一豎直線上． 答案：(1)4.8　2.6　(2)mgh＝(2M＋m)v2　　(3)適當增大C、D間的高度差　適當增加金屬片C的質量　保證打點計時器的限位孔在同一豎直線上 10．(2017甘肅蘭州質檢)如圖所示，豎直平面內固定著由兩個半徑為R的四分之一圓弧構成的細管道ABC，圓心連線O1O2水平．輕彈簧左端固定在豎直擋板上，右端靠著質

14、量為m的小球(小球的直徑略小于管道內徑)，長為R的薄板DE置于水平面上，板的左端D到管道右端C的水平距離為R.開始時彈簧處于鎖定狀態(tài)，具有一定的彈性勢能，重力加速度為g.解除鎖定，小球離開彈簧后進入管道，最后從C點拋出(不計小球與水平面和細管的摩擦)． (1)若小球經C點時對軌道外側的彈力的大小為mg，求彈簧鎖定時具有的彈性勢能Ep； (2)試通過計算判斷小球能否落在薄板DE上． 解析：(1)解除彈簧鎖定后小球運動到C點過程，彈簧和小球組成的系統(tǒng)機械能守恒，設小球到達C點的速度大小為v1，根據(jù)機械能守恒定律可得： Ep＝2mgR＋mv12. 小球經C點時所受的彈力的大小為mg，方

15、向向下，根據(jù)向心力公式得mg＋mg＝m，解得Ep＝3mgR. (2)小球離開C點后做平拋運動，根據(jù)平拋運動規(guī)律有：2R＝gt2，x＝v1t，解得x＝2R＞2R，所以小球不能落在薄板DE上． 答案：(1)3mgR　(2)不能 11.(2016四川內江三模)為了緩解城市交通擁堵問題，某市交通部門在禁止行人步行的十字路口增設了長度為12 m的“直行待行區(qū)”．如圖所示，當其他車道的車輛右轉時，直行道上的車輛可以提前進入“直行待行區(qū)”；當直行綠燈亮起時，可從“直行待行區(qū)”直行通過十字路口．如果該路段的限速為60 km/h，從提示進入“直行待行區(qū)”到直行綠燈亮起的時間為4 s，現(xiàn)某汽車司機駕駛質量為

16、1.5 t的小汽車，汽車的額定功率為63 kW，汽車的前端剛好停在停車線處，當司機看到上述提示時，立即由靜止開始做勻加速直線運動，當汽車的前端運動到“直行待行區(qū)”的前段線時，正好直行的綠燈亮起，司機保持該加速度繼續(xù)運動到額定功率后保持功率不變．汽車在運動中受到的阻力為車重的0.2倍，重力加速度g取10 m/s2，則： (1)在前4 s時間內，汽車發(fā)動機所做的功是多少？ (2)從開始運動計時，經過12 s達到該路段限速，汽車經過的總位移是多少？(結果保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)在這段時間內，汽車前進的位移為x＝at2， 汽車的加速度為a＝＝1.5 m/s2， 汽車受到的阻力f＝km

17、g＝3103 N， 根據(jù)牛頓第二定律有F－f＝ma， 牽引力做功WF＝Fx， 由以上兩式得WF＝6.3104 J. (2)設汽車達到額定功率時的速度為v′，時間為t′，位移為x1，則P額＝Fv′， v′＝at′，x1＝at′2. 設汽車以額定功率行駛的位移為x2，根據(jù)動能定理有 P額(t－t′)－fx2＝mv2－mv′2， 由以上各式解得x1＝48 m，x2＝50.6 m. 汽車經過的位移x＝x1＋x2＝98.6 m. 答案：(1)6.3104 J　(2)98.6 m 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375