高三物理总复习 5-5实验（一）探究动能定理同步练习 新人教版

1 5 55 5 实验实验 一一 探究动能定理探究动能定理 实验实验 二二 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律 一 选择题 1 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 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的瞬时速度 答案 C 解析 由机械能守恒定律列方程 等式两边都有质量可消去 故不用测质量 只需 测重锤下落高度 计算出对应点的速度 故选 C 2 2011 吉林模拟 关于 探究动能定理 的实验 下列叙述正确的是 A 每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 B 每次实验中 橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 C 放小车的长木板应该尽量使其水平 D 先接通电源 再让小车在橡皮筋的作用下弹出 答案 D 解析 本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳 只要测出以后各次实验 时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了 A 不正确 每次实验橡皮筋伸长 的长度必须保持一致 只有这样才能保证以后各次实验时 橡皮筋做的功是第一次实验时 的整数倍 B 不正确 小车运动中会受到阻力 只有使木板倾斜到一定程度 平衡掉摩擦 力才能减小误差 C 不正确 实验时 应该先接通电源 让打点计时器开始工作 然后再 让小车在橡皮筋的作用下弹出 D 正确 3 2011 汕头模拟 下列关于 验证机械能守恒定律 实验的实验误差的说法中 正 确的是 A 重物质量的称量不准会造成较大误差 B 重物质量选用得大些 有利于减小误差 C 重物质量选用得较小些 有利于减小误差 D 纸带下落和打点不同步会造成较大误差 答案 BD 解析 验证机械能守恒 即验证减少的重力势能是否等于增加的动能即 mgh mv2 其中质量可以约去 没必要测量重物质量 A 不正确 当重物质量大一些时 1 2 2 空气阻力可以忽略 B 正确 C 错误 纸带先下落而后打点 此时 纸带上最初两点的点迹 间隔较正常时略大 用此纸带进行数据处理 其结果是重物在打第一个点时就有了初动能 因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大 D 正确 4 某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时 拖着纸带的小车在橡皮筋 的作用下由静止运动到木板底端 在此过程中打点计时器在纸带上打下的相邻点间的距离 变化情况是 A 始终是均匀的 B 先减小后增大 C 先增大后减小 D 先增大后均匀不变 答案 D 解析 橡皮筋对小车作用过程中小车速度增大 所以点间距增大 当小车离开橡皮 筋后做匀速直线运动 点的间距不再变化 所以选 D 5 用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律时 某同学的以下说法中正确的是 A 必须用秒表测出重物下落的时间 B 实验操作时 注意手提着纸带使重物靠 近计时器 先接通计时器电源 然后松开纸带 C 如果打点计时器不竖直 重物下落时 其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上 就会造 成重力势能的变化小于动能的变化 D 验证时 可以不测量重物的质量或重力 答案 BD 解析 因为实验中运用打点计时器 不 需要测时间 A 错误 打点计时器不竖直 重物 下落时 其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上 造成重力势能的减少大于动能的增量 C 错误 实验时 为节约纸带 便于测量 应使重物靠近 计时器 应先通电后放手 B 正确 因为动能和势能表达式中都含有质量 可以消去 故 不需测质量 D 正确 6 验证机械能守恒定律 的实验中 使用电磁式打点计时器 所用交流电的频率为 50Hz 得到如图所示的纸带 图中的点为计数点 相邻两计数点间还有四个点未画出来 下列说法正确的是 A 实验时应先放开纸带再接通电源 3 B s6 s1 等于 s2 s1 的 6 倍 C 由纸带可求出计数点B对应的速率 D 相邻两个计数点间的时间间隔为 0 02s 答案 C 解析 使用打点计时器时应先接通电源后松开纸带 选项 A 错 T 5 s 0 1s s6 s1 5aT2 s2 s1 aT2 所以 s6 s1 5 s2 s1 选项 BD 错误 1 50 由于s2 s3已知 计数点间的时间T 0 1s 所以可求得计数点B对应的速度 选项 C 正 确 二 非选择题 7 1 用公式mv2 mgh时对纸带上起点的要求是 为此 所选择的纸带第一 1 2 第二两点间距离应接近 2 若实验中所用重物的质量m 1kg 打点纸带如图甲所示 打点时间间隔为 0 02s 则记录B点时 重物的速度vB 重物动能EkB 从开始下落到至B点 重物的重力势能减少量是 因此可得出的结论是 3 根据纸带算出相关各点的速度v 量出下落距离h 则以为纵轴 以h为横轴画 v2 2 出的图线应是如图乙中的 答案 1 初速为零 2mm 2 0 59m s 0 17J 0 17J 在实验误差范围内 重物动能的增加等于重物重力势能的减少 3 C 4 解析 1 若重物是从初速度为零开始下落 由自由落体运动规律s gt2 t取 1 2 0 02s g取 9 8m s2 可计算得s 1 96mm 2mm 2 由匀变速直线运动规律可知 vB AC 2T EkB mv EpB mgOB 1 22B 由此可求得vB 0 59m s EkB 0 17J EpB 0 17J 在实验误差范围内 重物动能的增加等于重物重力势能的减少 3 因为mv2 mgh 约去m 得 gh 所以 h图象应是一条过原点的有斜率的 1 2 v2 2 v2 2 直线 直线的斜率大小等于g 所以 C 正确 8 2011 深圳模拟 用落体法验证机械能守恒定律的实验中 某同学按照正确的操作 选得纸带 但在处理纸带的过程中不小心把纸带撕成三个小段 并丢了中间段的纸带 剩 下的两段纸带如图所示 已知电源频率为 50Hz 在纸带上打出的各点间距离记录在图中 1 A B两点间的平均速度是 m s 2 丢失的中间段纸带上有 个点 3 由这两段纸带可以求得重力加速度g m s2 答案 1 0 21 2 2 3 9 5 解析 1 T 0 02s v 0 21m s 4 2mm 0 02s 2 19 4mm 4 2mm 15 2mm 15 2mm ng 0 02s 0 02s 取重力加速度g 9 8m s2 得n 4 两段之间有 3 个间隔 故丢失 2 个点 3 15 2mm 4g 0 02s 0 02s 可知g 9 5m s2 9 2011 合肥模拟 5 一学生利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律 该弧形轨道的末端水平 离地 面的高度为H 现将一钢球从轨道的不同高度h处由静止释放 钢球的落点距离轨道末端水 平距离为x 1 若实验所测得的数据在误差范围内满足x2 用H h表示 则说明钢球 从释放到落地的过程中机械能守恒 2 实际上轨道是不光滑的 钢球下滑过程需要克服摩擦力做功 已知测得钢球的质量 为m 则钢球在下滑过程中克服摩擦力做功大小为 不计空气阻力 答案 1 4Hh 2 mgh mgx2 4H 解析 1 钢球从轨道下滑过程中 若机械能守恒 则有mgh mv2 即v2 2gh 1 2 平抛过程中H gt2 x vt 1 2 所以x2 4Hh 2 据动能定理mgh W克 mv2 1 2 又v t x t 2H g 所以W克 mgh mgx2 4H 10 2011 郑州模拟 某学习小组的同学利用如图所示装置验证动能定理 按如图所 示组装好器材 在未装砂子的情况下释放小桶 滑块仍处于静止状态 你若是小组中的一 位成员 要完成该实验 6 1 你认为首先要进行的步骤是 2 实验时为了保证 滑块受到的合力可认为与砂和砂桶的总重力大小基本相等 砂 和砂桶的总质量m与滑块的质量M应满足的关系是 3 实验时 让砂桶带动滑块加速运动 用打点计时器记录其运动情况 在打点计时器 打出的纸带上取两点 测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2 v1 v2 则本实验 最终要验证的数学表达式为 用题中的字母表示 答案 1 平衡摩擦力 2 m M 3 mgL Mv Mv 1 22 2 1 22 1 解析 该实验中首先要平衡摩擦力以消除摩擦力作用 而为了保证 滑块受到的合 力可以认为与砂和砂桶的总重力大小基本相等 需要让运动加速度尽可能小一些 即要满 足m M 本实验最终要验证动能定理 也就是以滑块为研究对象 滑块受到的合力做功等 于滑块的动能增量 即要验证mgL Mv Mv 1 22 2 1 22 1 11 2011 淮南模拟 某实验小组利用如图 甲 所示的实验装置来验证钩码和滑块所 组成的系统机械能守恒 气垫导轨底座已调水平 7 1 如图 乙 所示 用游标卡尺测得遮光条的宽度d cm 实验时将滑块从如 图 甲 所示位置由静止释放 由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 t 1 2 10 2s 则滑块经过光电门的瞬时速度为 m s 在本次实验中还需要测量 的物理量有 钩码的质量m 和 文字说明并用相应的字母表示 2 本实验通过比较 和 在实验误差允许的范围内相等 用测量的物理 量符号表示 从而验证了系统的机械能守恒 答案 1 0 52 0 43 滑块质量M 滑块移动的距离s 2 mgs m M 2 1 2 d t 解析 1 卡尺读数为 d 5 0 1 2 mm 0 52cm 瞬时速度v m s 0 43m s d t 0 52 10 2 1 2 10 2 还需测量的物理量有 钩码质量m 滑块质量M 滑块移动的距离s 2 系统若机械能守恒 则mgs M m 2 1 2 d t 故比较mgs和 M m 2 若在实验误差允许范围内相等 则机械能守恒 1 2 d t 12 2011 海南 现要通过实验验证机械能守恒定律 实验装置如图 1 所示 水平桌 面上固定一倾斜的气垫导轨 导轨上 A 点处有一带长方形遮光片的滑块 其总质量为M 左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连 遮光片两条长边与导轨垂直 导轨上 B 点有一光电门 可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t 用d表示 A 点到导 轨底端 C 点的距离 h表示 A 与 C 的高度差 b表示遮光片的宽度 s表示 A B 两点间的 距离 将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度 用g表示重力加 速度 完成下列填空和作图 8 1 若将滑块自A点由静止释放 则在滑块从A运动至B的过程中 滑块 遮光片与砝 码组成的系统重力势能的减小量可表示为 动能的增加量可表示为 若 在运动过程中机械能守恒 与s的关系式为 1 t2 1 t2 2 多次改变光电门的位置 每次均令滑块自同一点 A 点 下滑 测量相应的s与t 值 结果如下表所示 12345 s m 0 6000 8001 0001 2001 400 t ms 8 227 176 445 855 43 1 t2 104s 2 1 481 952 412 923 39 以s为横坐标 为纵坐标 在答题卡对应图 2 位置的坐标纸中描出第 1 和第 5 个数 1 t2 据点 根据 5 个数据点作直线 求得该直线的斜率k 104m 1 s 2 保留 3 位有效数字 9 由测得的h d b M和m数值可以计算出 s直线的斜率k0 将k和k0进行比较 1 t2 若其差值在实验允许的范围内