2012高考物理 考前30天之备战冲刺押题系列Ⅵ 实验05 验证机械能守恒定律

用心 爱心 专心1 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律 1 9 分 在 验证机械能守恒定律 的实验中 下列物理量中需要用工具测量的有 通过计算得到的有 A 重锤的质量 B 重力加速度 C 重锤下落的高度 D 与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度 答案 AC 3 11 分 某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律 实验的简易示 意图如图所示 当有不透光物体从光电门间通过时 光电计时器就可以显示物体的挡光时 间 所用的 XDS 007 光电门传感器可测的最短时间为 0 01ms 将挡光效果好 宽度为 d 3 8 10 3m 的黑色磁带贴在透明直尺上 从一定高度由静止释放 并使其竖直通过光 电门 某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间 ti与图中所示的高度差 hi并对部分 数据进行处理 结果如下表所示 取g 9 8m s2 注 表格中M为直尺质量 用心 爱心 专心2 ti 10 3s vi m s d ti 1 Eki Mv Mv 1 22i 1 22 1 hi m Mg hi 11 213 14 21 153 300 52M0 060 58M 31 003 782 29M0 232 25M 40 954 003 17M0 323 14M 50 900 41 1 从表格中数据可知 直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi 求出的 d ti 请你简要分析该同学这样做的理由是 2 请将表格中数据填写完整 3 通过实验得出的结论是 4 根据该实验请你判断下列 Ek h图象中正确的是 解析 1 因瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度 4 因为 Ep mg h Ep Ek 所以 Ek mg h 所以正确答案为 C 答案 1 瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度 2 4 22 3 97M或 4 00M 4 01M或 4 02M 3 在误差允许的范围内 重力势能的减少量等于动能的增加量 4 C 4 11 分 在利用电磁打点计时器 电磁打点计时器所用电源频率为 50Hz 验证机械 用心 爱心 专心3 能守恒定律 的实验中 1 某同学用如图所示装置进行实验 得到如图所示的纸带 把第一个点 初速度为零 记作O点 测出点O A间的距离为 68 97cm 点A C间的距离为 15 24cm 点C E间的 距离为 16 76cm 已知当地重力加速度为 9 8m s2 重锤的质量为m 1 0kg 则打点计时 器在打O点到C点的这段时间内 重锤动能的增加量为 J 重力势能的减少量为 3 在实验中发现 重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能 其原因主要是因为 在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用 用题目中给出的已知量求重锤下落过程 中受到的平均阻力大小为 N 解析 本题主要考查 验证机械能守恒定律 这个实验的基本原理和应用 并且 综合了牛顿第二定律 1 C点速度vC m s 4 00m s AE 4T 32 00 10 2 4 0 02 该过程动能的增加量 Ek mv 1 0 4 00 2J 8 00J 1 22C 1 2 该过程重力势能的减少量为 Ep mg OC 1 0 9 8 68 97 15 24 10 2J 8 25J 2 加速度a CE AC 2T 2 m s2 9 50m s2 16 76 15 24 10 2 2 0 02 2 3 由牛顿第二定律得mg Ff ma 即Ff mg ma 0 30N 用心 爱心 专心4 答案 1 8 00 8 25 2 9 50 3 0 30 5 11 分 利于如图所示的装置验证机械能守恒定律 图中AB是固定的光滑斜面 斜 面的倾角为 30 1 和 2 是固定在斜面上适当位置的两个光电门 当光电门中有物体通过 时与它们连线的光电计时器 都没有画出 能够显示挡光时间 让滑块从斜面的顶端滑下 光电门 1 2 各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为 5 00 10 2s 2 00 10 2s 已 知滑块质量为 2 00kg 滑块沿斜面方向的长度为 5 00cm 光电门 1 和 2 之间的距离为 0 54m g取 9 80m s2 取滑块经过光电门时的速度为其平均速度 1 滑块通过光电门 1 时的速度v1 m s 通过光电门 2 时的速度 v2 m s 2 滑块通过光电门 1 2 之间的动能增加量为 J 重力势能的减少量为 J 3 由以上数据 得出的结论是 6 11 分 如图甲所示 用包有白纸的质量为 1 00kg 的圆柱棒替代纸带和重物 蘸有颜料 的毛笔固定在电动机上并随之匀速转动 使之替代打点计时器 当烧断悬挂圆柱棒的线后 圆柱棒竖直自由下落 毛笔就在圆柱棒面的纸上画出记号 如图乙所示 设毛笔接触棒时 不影响棒的运动 测得记号之间的距离依次为 26 0mm 50 0mm 74 0mm 98 0mm 122 0mm 146 0mm 已知电动机铭牌上标有 1200r min 字样 由此验证机械能守恒定律 根据以上 用心 爱心 专心5 2 根据乙图所给的数据 可知毛笔画下记号 3 时 圆柱棒下落的速度v3 m s 画下记号 6 时 圆柱棒下落的速度v6 m s 记号 3 6 之间棒的动能的变化量为 J 重力势能的变化量为 J 由此可得出的结论是 g取 9 80m s2 结果保留三位有效数字 7 11 分 如图所示 是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带 我们 选中N点来验证机械能守恒定律 下面举出一些计算N点速度的方法 其中正确的是 N点是第n个点 则vn gnT N点是第n个点 则vn g n 1 T vn vn sn sn 1 2T dn 1 dn 1 2T A B C D 解析 由于本实验需要的是物体在某一时刻的真实速度 故应使用纸带上的数据 求解 利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速率等于这段时间的中间时刻的瞬时 速度这一规律求解 答案 C 8 13 分 2009 荆州调研 如图所示的实验装置验证机械能守恒定律 实验所用的 用心 爱心 专心6 电源为学生电源 输出电压为 6V 的交流电和直流电两种 重锤从高处由 静止开始落下 重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点 对 纸带上的点痕迹进行测量 即可验证机械能守恒定律 1 下面列举了该实验的几个操作步骤 A 按照图示的的装置安装器件 B 将打点计时器接到电源的直流输出端上 C 用天平测量出重锤的质量 D 释放悬挂纸带的夹子 同时接通电源开关打出一条纸带 E 测量打出的纸带上某些点之间的距离 F 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤 将其选项对应的字母填在下面的横 线上 并说明理由 2 利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值 如图所示 根据打出的纸带 选取纸带上打出的连续五个点A B C D E 测出A点距起始点O的距离为s0 点A C 间的距离为s1 点C E间的距离为s2 使用交流的频率为f 则根据这些条件计算重锤 4 试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为 F 解析 1 步骤 B 是错误的 应接到交流电源的输出端 步骤 D 是错误的 应先 接通电源 待打点稳定后再释放纸带 步骤 C 不必要 因为根据测量原理 重锤的动能和 势能中都包含m 可以约去 2 因为s2 s1 a 2 所以a 2 f 4a f2 s2 s1 f2 4 3 重锤质量m 由牛顿第二定律mg F ma 所以阻力 F m g s2 s1 f2 4 用心 爱心 专心7 答案 1 见解析 2 3 重锤质量m 4 m g s2 s1 f2 4 s2 s1 f2 4 s v0t h gt