（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

《（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》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（5頁珍藏版）》請?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BD段進(jìn)行研究．求得B點(diǎn)對應(yīng)的速度vB＝________m/s(保留兩位有效數(shù)字)，若再求得D點(diǎn)對應(yīng)的速度為vD，測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)過程中存在明顯的問題．安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)存在的問

2、題是________________________________________________________________________； 研究紙帶時(shí)存在的問題是___________________________________________________， 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)過短”等與此類似的答案)　B、D兩點(diǎn)時(shí)間間隔過短 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，用來研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．某同學(xué)對該裝置加以改進(jìn)后用來驗(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)，測量出____________

4、(填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離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)中的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)，光電門記錄擋光片擋光的時(shí)間為Δt. ③測出擋光片的寬度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______________(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？請你幫該同學(xué)解決： ①寫出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)，測量出擋光片中心到光電門中心的豎直距離h. (2)重物A經(jīng)過光電門時(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____________，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為____________，重物下落的加速度大小為____________．　 (2)已測得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________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)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律． (2)從O點(diǎn)到(1)問中所取的點(diǎn)，重物重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動(dòng)能增加量ΔEk＝________J；請簡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 5