2019-2020年高中物理 7.9 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步檢測(cè) 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理 7.9 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步檢測(cè) 新人教版必修2 1.(2011·黃崗中學(xué)高一檢測(cè))為驗(yàn)證在自由落體過(guò)程中物體的機(jī)械能是守恒的,某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,圖中A、B兩點(diǎn)分別固定了兩個(gè)速度傳感器,速度傳感器可以測(cè)出運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度.在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得一物體自由下落經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度是v1,經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度是v2,為了證明物體經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能相等,這位同學(xué)又設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)步驟,你認(rèn)為其中不必要或者錯(cuò)誤的是( ) A.用天平測(cè)出物體的質(zhì)量 B.測(cè)出A、B兩點(diǎn)間的豎直距離 C.利用mv22-mv12算出物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中動(dòng)能的變化量 D.驗(yàn)證v22-v12與2gh是否相等 答案:AC 2.在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中: (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz,甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶如圖所示,應(yīng)選________紙帶好. (2)若通過(guò)測(cè)量紙帶上某兩點(diǎn)間距離來(lái)計(jì)算某時(shí)刻的瞬時(shí)速度,進(jìn)而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.現(xiàn)已測(cè)得2、4兩點(diǎn)間距離為s1,0、3兩點(diǎn)間距離為s2,打點(diǎn)周期為T(mén),為了驗(yàn)證0、3兩點(diǎn)間機(jī)械能守恒,則s1、s2和T應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系為_(kāi)_______. 答案:(1)甲 (2)T2= 解析:(1)由于甲圖中1、2兩點(diǎn)間的距離(1.9mm)接近于2mm,故選甲圖. 3.(2011·南宮中學(xué)高一檢測(cè))在利用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中, (1)下列器材中不必要的是________(只需填字母代號(hào)). A.重物 B.紙帶 C.天平 D.電源 (2)如圖所示為實(shí)驗(yàn)得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,把第一個(gè)點(diǎn)記做O,另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn),經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.78cm、70.00cm、77.58cm、85.52cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),重力勢(shì)能的減少量等于________J,動(dòng)能的增加量等于________J.(已知所用重物的質(zhì)量為1.00kg,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2,取3位有效數(shù)字.) 答案:(1)C (2)6.86 6.85 解析:(1)本實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量m. (2)ΔEp=mgh=1×9.8×0.70J=6.86J ΔEk=mvB2=m()2=6.85J 4.(遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一檢測(cè))在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中:所用電源的頻率為50Hz.某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶,用刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離(單位:mm)如圖所示,圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn),A、B、C、D、E分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn). (1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必須的,其編號(hào)為_(kāi)_______. A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶) B.重錘 C.天平 D.毫米刻度尺 E.秒表(或停表) F.運(yùn)動(dòng)小車(chē) (2)若重錘的質(zhì)量為mkg,則重錘從開(kāi)始下落到打B點(diǎn)時(shí),減少的重力勢(shì)能是________J,從重錘下落到打B點(diǎn)時(shí)增加的動(dòng)能是______J,得到的結(jié)論是_____________.(取g=9.8m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案:(1)ABD (2)1.91m 1.88m 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),重錘的機(jī)械能守恒 5.在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證自由下落物體機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中,設(shè)物體在打O點(diǎn)時(shí)釋放,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打A點(diǎn)時(shí)物體速度為v,如圖所示,一同學(xué)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中填寫(xiě)如下: v=2.36m/s.h=28.76cm,=2.785m2/s2,gh=2.718m2/s2.由以上數(shù)據(jù)說(shuō)明在誤差范圍內(nèi)相等,故機(jī)械能守恒. 老師批閱:“數(shù)據(jù)非實(shí)驗(yàn)所得!” 老師作此批閱的理由是什么? 答案:在本實(shí)驗(yàn)中,由于空氣阻力和摩擦力不可避免,所以重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量,或者說(shuō)物體下落的實(shí)際加速度a<g.所以實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際結(jié)果應(yīng)是v2<gh.而不是這位同學(xué)的v2>gh. 6.(xx·聊城高一檢測(cè))在驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2.某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶,用刻度尺測(cè)量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺的讀數(shù)如圖所示,圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn),A、B、C、D分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn),則重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),(重物質(zhì)量為m)求: (1)重力勢(shì)能減少量為多少? (2)動(dòng)能增加量為多少? (3)根據(jù)數(shù)據(jù)得出什么結(jié)論?產(chǎn)生誤差的原因是什么? 答案:(1)1.911mJ (2)1.89mJ (3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),重錘重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能的增加量即機(jī)械能守恒;下落過(guò)程中克服摩擦阻力做功 解析:(1)重力勢(shì)能減少量ΔEP=mghOB=1.91mJ (2)重物下落到B點(diǎn)時(shí)速度vB==1.944m/s 增加的動(dòng)能為ΔEk=mvB2=1.89mJ (3)重錘的重力勢(shì)能減小略大于其動(dòng)能增加,其原因是下落中克服阻力做功,機(jī)械能略有減少. 能力提升 1.(2011·唐山一中高一檢測(cè))在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中: (1)供實(shí)驗(yàn)選擇的重物有以下四個(gè),應(yīng)選擇:( ) A.質(zhì)量為10g的砝碼 B.質(zhì)量為200g的木球 C.質(zhì)量為50g的塑料球 D.質(zhì)量為200g的鐵球 (2)下列敘述正確的是( ) A.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間 B.可用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算重物的瞬時(shí)速度 C.因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)比較和mgh是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,故不需要測(cè)量重物的質(zhì)量 D.釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端,使紙帶豎直通過(guò)限位孔 (3)質(zhì)量m=1kg的物體自由下落,得到如圖所示的紙帶,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s,那么從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過(guò)程中, 物體重力勢(shì)能的減少量Ep=________J,此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量Ek=________J.(g=9.8m/s2,保留三位有效數(shù)字) 答案:(1)D (2)CD (3)2.28 2.26 2.(福建廈門(mén)六中高一檢測(cè))在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為m=1.00kg的重錘拖著紙帶下落,在此過(guò)程中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn).在紙帶上選取五個(gè)連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D和E,如圖所示.其中O為重錘開(kāi)始下落時(shí)記錄的點(diǎn),各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2. 本實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率f=50Hz.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)B時(shí),重錘下落的速度vB=________m/s,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)D時(shí),重錘下落的速度vD=________m/s. (2)從打下點(diǎn)B到打下點(diǎn)D的過(guò)程中,重錘重力勢(shì)能減小量ΔEp=________J,重錘動(dòng)能增加量ΔEk=________J. (3)在誤差允許范圍內(nèi),通過(guò)比較________就可以驗(yàn)證重錘下落過(guò)程中機(jī)械能守恒了. (4)設(shè)重錘在下落過(guò)程中受到恒定不變的阻力F,則可根據(jù)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得阻力F的表達(dá)式為_(kāi)_______(用題中所給字母m,g,s1,s2,f表示). 答案:(1)0.978 1.36 (2)0.459 0.447 (3)重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量相等 (4)mg-m(s2-s1)f2 3.如圖甲所示,用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物,蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng),使之替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的線后,圓柱棒豎直自由下落,毛筆就在圓柱棒表面的紙上畫(huà)出記號(hào),如圖乙所示,設(shè)毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動(dòng).測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm,已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1440r/min”的字樣,由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒.根據(jù)以上內(nèi)容,回答下列問(wèn)題: (1)毛筆畫(huà)相鄰兩條線的時(shí)間間隔T=________s,圖乙中的圓柱棒的________端是懸掛端(填“左”或“右”). (2)根據(jù)乙所給的數(shù)據(jù),可知毛筆畫(huà)下記號(hào)C時(shí),圓柱棒下落的速度vC=________m/s;畫(huà)下記號(hào)D時(shí),圓柱棒下落的速度vD=________m/s;記號(hào)C、D之間圓柱棒的動(dòng)能的變化量為_(kāi)_____J,重力勢(shì)能的變化量為_(kāi)_______J(g=9.8m/s2).由此可得出的結(jié)論是________.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 答案:(1)T==s=0.042s,左端相鄰筆跡間間距大,故左端是懸掛端. (2)vC=m/s=1.2m/s, vD=m/s=1.6m/s, ΔEK=m(vD2-vC2)=0.53J,ΔEP=mg=0.57J, 在誤差允許范圍內(nèi),圓柱體的機(jī)械能是守恒的. 4.一士兵乘飛機(jī)巡查,用一部自動(dòng)照相機(jī)在空中攝影,他選好快門(mén)開(kāi)啟的時(shí)間間隔1s,鏡頭放大率為,將一蘋(píng)果從飛機(jī)上自由落下開(kāi)始到落地的拍攝照片如下圖所示. (1)該地的重力加速度為_(kāi)_______m/s2. (2)飛機(jī)離地面的高度________m. (3)試根據(jù)此照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律. 答案:(1)9.8 (2)78.2 (3)見(jiàn)解析 解析:由底片和放大率可得連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移x1=4.9m,x2=14.6m,x3=24.5m,x4=34.2m,由Δx=aT2=gT2和逐差法得g==9.8m/s2. (2)因飛機(jī)離地面的高度是底片上起點(diǎn)和終點(diǎn)間距離的100倍. 所以h=78.2×10-2×100m=78.2m (3)取C、O兩點(diǎn)研究 ΔEk=mv2=m[]2=430.7mJ |ΔEp|=mg·×102=431.2mJ 在誤差允許范圍內(nèi)ΔEk=|ΔEp| 所以在只有重力做功的條件下機(jī)械能守恒. 5.圖中甲、乙兩圖都是利用“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭值的裝置示意圖.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz. (1)這兩圖相比較,用哪個(gè)圖所示的裝置實(shí)驗(yàn)較好?簡(jiǎn)單說(shuō)明理由. (2)上圖中的丙是采用較好的裝置并按正確的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶,其中O點(diǎn)為打點(diǎn)的第一個(gè)點(diǎn),標(biāo)為1,后面依次打下的一系列點(diǎn)跡分別為2、3、4、5…….經(jīng)測(cè)量,第15至17點(diǎn)間的距離為11.69cm,第1至第16點(diǎn)間的距離為43.83cm,則打下第16個(gè)點(diǎn)時(shí),重物下落的速度大小為_(kāi)_______m·s-1.在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),可認(rèn)為重物在下落的過(guò)程中機(jī)械能守恒,由此求得重力加速度值為g=________m·s-2(要求保留3位有效數(shù)字). 答案:甲圖 2.92m·s-1 9.74m·s-2 解析:(1)用甲圖所示的裝置實(shí)驗(yàn)較好.因?yàn)橛脢A子固定,可以避免乙圖由于手的抖動(dòng)而造成紙帶上的第1個(gè)點(diǎn)跡被拖長(zhǎng)和位置不確定的現(xiàn)象.另外由于用夾子固定紙帶,便于紙帶調(diào)整到豎直方向,以避免紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(限位孔)之間產(chǎn)生較大的摩擦,而乙圖中用手握住紙帶,難于做到這一點(diǎn). (2)v16==2.9225(m·s-1). 由mgh=mv162,得: g===9.74(m·s-2) 注:本題中利用“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)來(lái)完成測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭值,這是對(duì)教材中實(shí)驗(yàn)方法的拓展.這種拓展,是近年來(lái)高考實(shí)驗(yàn)題的變化趨勢(shì).學(xué)習(xí)中需重視更新實(shí)驗(yàn)情景,變換實(shí)驗(yàn)方式,不斷提高觀察的思維能力.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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