2019年高考物理一轮复习第5章机械能实验6验证机械能守恒定律习题新人教版.doc
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1、【 精品教育资源文库 】 第五章 实验六 验证机械能守恒定律 1 (2017 天津卷 )如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。 导学号 21992394 (1)对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是 _AB_。 A重物选用质量和密度较大的金属锤 B两限位孔在同一竖直面内上下对正 C精确测量出重物的质量 D用手托稳重物,接通电源后,撒手释放重物 (2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 50 Hz 的交流电源上,按正确操作得到了一条 完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点,
2、其中 O 点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 _BC_。 A OA、 AD 和 EG 的长度 B OC、 BC 和 CD 的长度 C BD、 CF 和 EG 的长度 C AC、 BD 和 EG 的长度 解析 (1)选用质量和密度较大的金属锤、限位孔竖直面内上下对正都可以降低摩擦阻力对实验结果造成的误差,所以 A、 B 正确;动能与重力势能表达式中都含有质量 m, 可以约去,故不需要测量出质量 m 的具体数值, C 错误;重锤下落之前应该用手拉住纸带上端而不是用手托住重锤, D 错误。 (2)测出 BC 和 CD
3、 的长度就可以计算出打下 C 点时的速度 vC,再测出 OC 的长度,就可验证 mghOC 12mv2C是否成立,所以 B 正确;测出 BD、 EG 的长度可计算出打下 C、 F 两点时的速度 vC和 vF,再测出 CF 的长度,就可验证 mghCF 12mv2F 12mv2C是否成 立,所【 精品教育资源文库 】 以 C 正确。 2 (2016 全国卷 )某同学用图 (a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有 20Hz、 30Hz 和 40Hz,打出纸带的一部分如图 (b)所示。 导学号 21992395 该同学在实验中没有记录交流电的频率 f
4、,需要用实验数据和其他题给条件进行推算。 (1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用 f 和图 (b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出 B 点时,重物下落的速度大小为 s1 s2 f2 ,打出 C 点 时重物下落的速度大小为 s2 s3 f2 ,重物下落的加速度的大小为 s3 s1 f 22 。 (2)已测得 s1 8.89cm, s2 9.50cm, s3 10.10cm;当重力加速度大小为 9.80m/s2,试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的 1%。由此推算出 f 为 _40_Hz。 解析 (1)利用做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可得
5、打点计时器打出 B 点时重物下落的速度 vB s1 s22T s1 s2 f2 ;打出 C 点时重物下落的速度 vC s2 s32T s2 s3 f2 。根据加速度的定义,重物下落的加速度大小为 a vC vBT (vC vB)f s3 s1 f 22 。 (2)根据题述,重物下落受到的阻力为 0.01mg,由牛顿第二定律得, mg 0.01mg ma,解得 a 0.99g。由 s3 s1 f 22 0.99g,解得 f 40Hz。 3 (2016 全国卷 )某物理小组对轻弹簧的弹 性势能进行探究,实验装置如图 (a)所示:轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸
6、带穿过打点计时器并与物块连接,向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。 导学号 21992396 【 精品教育资源文库 】 (1)试验中涉及到下列操作步骤: 把纸带向左拉直 松手释放物块 接通打点计时器电源 向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是 _ _(填入代表步骤的序号 )。 (2)图 (b)中 M 和 L 纸带是分别把 弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为 50Hz。由 M 纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为 _1.29_m/s。比较两纸带可知,
7、 _M_(填 “ M” 或 “ L”) 纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。 解析 (1)实验中应先向左推物块使之弹簧压缩,测量弹簧的压缩量,然后把纸带向左拉直,再接通打点计时器电源,等打点稳定后,再松手释放物块,使其向右滑动,因此步骤为 。 (2)由于物块离开弹簧时的速度最大,因此 M 纸带对应的实验中物块脱离弹簧 时的速度为v 2.5810 2m0.02s 1.29m/s。由于弹簧压缩量越大,弹性势能越大,因此推开物块后,弹簧弹性势能转化为物块的动能越多,物块离开弹簧后获得的速度越大,打的点间距越大,因此 M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。 4 (2016 北京卷 )利用图
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