【優(yōu)化方案】2020浙江高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律知能優(yōu)化演練 大綱人教版

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1、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列物理量中需要測(cè)出的量有(　　) A．重錘的質(zhì)量 B．重力加速度 C．重錘下落的高度 D．與重錘下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度 解析：選C.由機(jī)械能守恒定律列方程，等式兩邊都有質(zhì)量可消去，故不用測(cè)質(zhì)量，只需測(cè)重錘下落高度，計(jì)算出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度，故選C. 2．下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說法中，正確的是(　　) A．重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差 B．重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差 C．重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差 D．紙帶下落和打點(diǎn)不同步會(huì)造成較大誤差 解析：選BD.從

2、需要驗(yàn)證的關(guān)系式ghn＝看，與質(zhì)量無關(guān)，A錯(cuò)誤．當(dāng)重物質(zhì)量大一些時(shí)，空氣阻力可以忽略，B正確，C錯(cuò)誤．紙帶先下落而后打點(diǎn)．此時(shí)，紙帶上最初兩點(diǎn)的點(diǎn)跡間隔較正常時(shí)略大，用此紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其結(jié)果是重物在打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)就有了初動(dòng)能，因此重物動(dòng)能的增加量比重物重力勢(shì)能的減少量大，D正確． 3．關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因?yàn)榧垘г蕉蹋朔Σ亮ψ龅墓驮叫?，誤差就越小 B．稱出重錘的質(zhì)量，是不可缺少的步驟 C．紙帶上第1、2兩點(diǎn)間距若不接近2 mm，無論怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)誤差一定較大 D．處理打完點(diǎn)的紙帶時(shí)

3、，可以直接利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)跡，而不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”的方法 解析：選D.A選項(xiàng)中，沒有考慮紙帶過短，長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差增大，故A錯(cuò)誤；由mv2＝mgh知，只需驗(yàn)證v2＝gh即可，不必測(cè)重錘質(zhì)量，故B錯(cuò)；對(duì)C項(xiàng)中的紙帶，可選點(diǎn)跡清晰的距離合適的任兩點(diǎn)(M、N)，通過計(jì)算ΔEk＝mv－mv與mghMN比較，實(shí)驗(yàn)誤差不一定大，故C錯(cuò)；由于自由落體加速度較大，因此除去第1、2兩點(diǎn)距離可能很小，其他相鄰兩點(diǎn)間的距離均大于或遠(yuǎn)大于2 mm，用毫米刻度尺測(cè)量完全可以，不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”法，故D正確． 4.(2020年高考安徽理綜卷)利用圖5－6－5所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量

4、物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案： 圖5－6－5 a．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t通過v＝gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v. b．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過v＝計(jì)算出瞬時(shí)速度v. c．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過h＝計(jì)算出高度h. d．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v. 以上方案中只有一種正確，正確的是________．(

5、填入相應(yīng)的字母) 解析：在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中不能將物體下落的加速度看做g，只能把它當(dāng)做未知的定值，所以正確方案只有d項(xiàng)． 答案：d 5.(2020年高考課標(biāo)全國卷)圖5－6－6為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題： 圖5－6－6 (1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有________．(填入正確選項(xiàng)前的字母) A．米尺 B．秒表 C．0～12 V的直流電源 D．0～12 V的交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_________________________

6、_____________________ ________________________________________________________________________.(寫出兩個(gè)原因) 解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源，測(cè)量高度h和紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離需要米尺．所以選A、D. (2)此實(shí)驗(yàn)主要誤差來源有兩方面：①摩擦阻力；②測(cè)量誤差． 答案：(1)AD (2)紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦；用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差． 6.(2020年廣東惠州調(diào)研)如圖5－6－7所示，是用落體法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)回答下列問題： 圖5－6－7

7、 (1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必需的，其編號(hào)為________． A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶)； B．重錘； C．天平； D．毫米刻度尺； E．秒表． (2)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)的摩擦阻力，使重錘獲得的動(dòng)能往往________它所減小的重力勢(shì)能(填“大于”、“小于”或“等于”)． (3)如果以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2/2－h(huán)圖線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，該直線的斜率是________． 解析：(1)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，只需驗(yàn)證v2與gh近似相等，故無需測(cè)量重錘質(zhì)量，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量重錘下落高度即下落的時(shí)間，故無需秒

8、表，正確選項(xiàng)為ABD； (2)由于重錘下落過程中有部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為克服摩擦力做功而產(chǎn)生的熱，故重錘獲得的動(dòng)能稍小于減小的重力勢(shì)能； (3)由v2＝gh可知，以v2為縱軸，h為橫軸，所繪圖線的斜率為重力加速度g. 答案：(1)ABD　(2)小于　(3)重力加速度 7．(2020年金華模擬)用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中： (1)運(yùn)用公式＝mgh對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是________，為此，所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________． (2)若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m＝1 kg.打點(diǎn)紙帶如圖5－6－8所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重物速度vB＝____

9、____，重物動(dòng)能Ek＝________，從開始下落起至B點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能減少量是________，由此可得出的結(jié)論是________________________________．(g取9.8 m/s2) 圖5－6－8 (3)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是如圖5－6－9中的________． 圖5－6－9 解析：(1)物體自由下落時(shí)，在0.02 s內(nèi)的位移應(yīng)為 h＝gT2＝×9.8×(0.02)2 m≈2 mm. 所以對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零． (2)vB＝＝ m/s＝0.59 m/s. 此

10、時(shí)重物的動(dòng)能為Ek＝mv＝×1×(0.59)2 J≈0.17 J. 重物的重力勢(shì)能減少量為 ΔEp＝mgh＝1×9.8×17.6×10－3 J≈0.17 J. 故機(jī)械能守恒． (3)由機(jī)械能守恒定律可知，mgh＝mv2，即驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立，只需驗(yàn)證v2＝gh即可．如以縱坐標(biāo)為、橫坐標(biāo)為h，則圖象應(yīng)為過原點(diǎn)，且斜率為g的直線，故C圖正確． 答案：(1)打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零　2 mm (2)0.59 m/s　0.17 J　0.17 J　機(jī)械能守恒　(3)C 8．利用氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，先非常仔細(xì)地把導(dǎo)軌調(diào)成水平，然后依圖5－6－10所示用墊塊把導(dǎo)軌一端墊高

11、H，滑塊m上面裝l＝3 cm的擋光框，使它由軌道上端任一處滑下，測(cè)出它通過電門G1和G2時(shí)的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2這段過程中動(dòng)能的增加量ΔEk＝m(v－v)，再算出重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝mgh，比較ΔEk與ΔEp的大小，便可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒． 圖5－6－10 (1)滑塊的速度v1、v2如何求出？滑塊通過G1時(shí)的高度h如何求出？ (2)若測(cè)得圖中L＝1 m，x＝0.5 m，H＝20 cm，m＝500 g，滑塊通過G1和G2的時(shí)間分別為5.0×10－2 s和2.0×10－2 s，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80 m/s2，試判斷機(jī)械能是否守恒． 解析：(1)因?yàn)閾豕饪虻膶挾群苄＝3 cm而滑塊通過電門的時(shí)間極短，故可以認(rèn)為滑塊通過電門時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，則通過兩電門時(shí)的平均速度就等于通過G1和G2兩位置的瞬時(shí)速度，v1＝，v2＝；由相似原理可知＝，可求得h＝x，H、L、x都是事先設(shè)定的． (2)v1＝＝ m/s＝0.6 m/s. v2＝＝ m/s＝1.5 m/s， h＝x＝×0.5 m＝0.1 m 動(dòng)能增加量ΔEk＝m(v－v) ＝×0.5×(1.52－0.62)J≈0.473 J. 重力勢(shì)能減少量ΔEp＝mgh＝0.5×9.80×0.1 J＝0.490 J， 在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為機(jī)械能守恒． 答案：見解析