【走向高考】2012年高考物理总复习 第五章 实验（一）探究动能定理实验

用心 爱心 专心1 第第 5 5 章章 第第 4 4 讲讲 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 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 3 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 用心 爱心 专心2 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 4 用橡皮筋探究功与速度变化的实验中小车会受到阻力 可以使木板倾斜作为补偿 则下面操作正确的是 A 使拖着纸带的小车由静止释放 小车不下滑即可 B 使拖着纸带的小车由静止释放 小车能下滑即可 C 沿木板推小车 后面拖着纸带 打点计时器在纸带上打下的点均匀分布 D 不用挂纸带 轻推小车 小车能匀速下滑即可 答案 C 解析 因为纸带在运动中也会受到摩擦力 恰好平衡摩擦力的情况 应是小车拴有 纸带时所受的阻力与重力的分力平衡 故 D 错 C 对 平衡摩擦力后小车应是匀速下滑 A B 不能说明小车处于受力平衡状态 所以不正确 5 某同学在进行 验证机械能守恒定律 实验时 获得了数条纸带 则正确的是 A 必须挑选第一 二两点间的距离接近 2mm 的纸带进行测量 B 在纸带上选取点迹清楚的 方便测量的某点作计数点的始点 C 用毫米刻度尺量出各计数点到始点点迹之间的距离 得出重物下落的相应高度 h1 h2 hn D 用公式vn 计算出各计数点对应的重物的瞬时速度 hn 1 hn 1 2T 答案 CD 解析 由实验的原理和操作知道 CD 都是正确的 对于 A 无论何时释放纸带 只 要方法正确 则仍能验证机械能守恒定律 不必选第一 二两点之间的距离接近 2mm 的纸 带 故 A 错 始点应是打的第一个点 不能从中间选取 故 B 错 6 2010 厦门 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 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 用心 爱心 专心3 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 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 mvB2 EpB mgOB 1 2 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 用心 爱心 专心4 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 2010 安徽理综 利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时 需要测量物体 由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h 某班同学利用实验得到的纸带 设计了以下四种测量方案 a 用刻度尺测出物体下落的高度h 并测出下落时间t 通过v gt计算出瞬时速度 v b 用刻度尺测出物体下落的高度h 并通过v 计算出瞬时速度v 2gh c 根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度 等于这点前后相邻两点间的平均 速度 测算出瞬时速度v 并通过h 计算出高度h v2 2g d 用刻度尺测出物体下落的高度h 根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度 等于这点前后相邻两点间的平均速度 测算出瞬时速度v 以上方案中只有一种正确 正确的是 填入相应的字母 答案 d 解析 本题考查验证机械能守恒定律实验的原理 根据实验原理 h是用刻度尺从 纸带测量得到的 而某点速度由相邻两点的平均速度相等得出的 故选项 d 正确 9 2010 淄博 1 在 探究功与物体速度变化的关系 的实验中 为了平衡小车运 动中受到的阻力 应该采用下面所述的 方法 填 a b 或 c a 逐步调节木板的倾斜程度 使静止的小车开始运动 b 逐步调节木板的倾斜程度 使小车在木板上保持静止 c 逐步调节木板的倾斜程度 使夹在小车后面的纸带上所打的点间隔均匀 2 在上述实验操作中 打点计时器使用的交流电频率为 50Hz 某同学打出的一段纸带 如图所示 O A B E为打点计时器连续打出的计时点 则小车匀速运动时的速度大小 为 m s 计算结果保留 3 位有效数字 用心 爱心 专心5 3 若某同学分别用 1 根 2 根 5 根相同橡皮筋进行实验 测得小车匀速运动时的速 度分别为 0 52m s 0 78m s 0 96m s 1 08m s 1 22m s 请根据实验数据在下面的坐标 纸上画出橡皮筋所做功 W 与小车获得的速度 v 之间的关系图象 答案 1 C 2 1 40 3 如图所示 10 2010 安徽省级名校联考 某实验小组用 落体法 验证机械能守恒定律 在用 正确的方法进行实验后 1 有关该实验的注意事项及结论 下列说法正确的是 A 打点计时器安装时 必须使纸带跟两限位孔在同一竖直线上 以减小摩擦阻力 B 实验时 需保持提纸带的手不动 待接通电源 让打点计时器正常工作后再松开纸 带让重锤下落 C 由于摩擦和空气阻力的影响 本实验的系统误差总是重力势能的减少量小于动能的 增加量 D 为了增加实验的可靠性 可以重复多次实验 2 实验小组中有同学提出 在处理实验数据时 所选纸带必须要求第一 二点间距离 接近 2mm 且第一个点迹要清楚 你是否赞同这位同学的观点 说出你的理由 答案 1 ABD 2 不赞同 解析 1 ABD 用心 爱心 专心6 2 因为纸带上某两点 不一定包含第一个点 的距离等于重物下落的高度 这样就能计 算出重物下落过程中重力势能的减少量 如果再分别算出这两点的速度 便可以算出这两 点对应重锤的动能 进一步计算出此过程中动能的增加量 若在实验误差允许的范围内 重力势能的减少量和相应过程动能的增加量相等 便可以验证机械能守恒定律 这样 重 力势能减少的计算不必从起始点开始计算 于是 纸带打出的起始点O后的第一个 0 02s 内的位移是否接近 2mm 以及第一个点是否清晰也就无关紧要了 11 2010 江苏南通一模 某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定 律 该同学经正确操作得到打点纸带 在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点 依次为 1 2 3 4 5 6 7 测量各计数点到第一个打点的距离h 并正确求出打相应点时的速 度v 各计数点对应的数据见下表 计数点 1234567 h m0 1240 1940 2790 3800 4970 6300 777 v m s 1 1 942 332 733 133 50 v2 m s 1 2 3 765 437 459 8012 3 1 请在图乙坐标中 描点作出v2 h图线 由图线可知 重锤下落的加速度 g m s2 保留三位有效数字 2 若当地的重力加速度g 9 80m s2 根据作出的图线 能粗略验证自由下落的重锤 机械能守恒的依据是 答案 1 如图所示 9 75 9 69 9 79 均可 2 g 与g基本相等 解析 由机械能守恒定律得 mv2 mg h 即v2 2g h 图线的斜率k 2g 1 2 代入数据 得g 9 75m s2 v2 h 用心 爱心 专心7 12 如图所示 两个质量各为m1和m2的小物块A和B 分别系在一条跨过定滑轮的软 绳两端 已知m1 m2 现要利用此装置验证机械能守恒定律 1 若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量 则需要测量的物理量有 填选项前编号 物块的质量m1 m2 物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间 物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间 绳子的长度 2 为提高实验结果的准确程度 某小组同学对此实验提出以下建议 绳的质量要轻 在 轻质绳 的前提下 绳子越长越好 尽量保证物块只沿竖直方向运动 不要摇晃 两个物块的质量之差要尽可能小 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是 填选项前编号 3 写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议 答案 1 或 2 3 例如 对同一高度进行多次测量取平均值 选取受力后相对伸长尽量小的绳 等 任选一条即可 解析 A和B在运动过程中 速度大小始终相等 需要验证的式子为 m1 m2 gh m1v2 m2v2 1 2 1 2 即 m1 m2 gh m1 m2 v2 1 2 因此 必须测出m1 m2 h并利用v at求得速度 其中由于 m1g FT m1a FT m2g m2a 所以a g 因此选 或 均可 结合此实验原理 m1 m2 m1 m2 易知绳子适当长一些便于操作 但不可过长 m1与m2越接近 摩擦力等阻力对实验测量的 影响越明显 为提高实验结果的准确度 应选 多次测量求平均值的方法在测量型实验 中经常应用 另外选取受力后相对伸长尽量小的绳也可提高实验结果准确程度 13 为了 探究外力做功与物体动能变化的关系 查资料得知 弹簧的弹性势能 用心 爱心 专心8 Ep kx2 其中k是弹簧的劲度系数 x是弹簧长度的变化量 1 2 某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球 质量为m 运动来探究这一问题 为了研究方便 把小铁球O放在水平桌面上做实验 让小球O在弹力作用下运动 即 只有弹簧推力做功 该同学设计实验如下 首先进行如图甲所示的实验 将轻质弹簧竖直挂起来 在弹簧的另一端挂上小铁球 O 静止时测得弹簧的伸长量为d 在此步骤中 目的是要确定物理量 用m d g表示为 接着进行如图乙所示的实验 将这根弹簧水平放在桌面上 一端固定 另一端被小铁 球O压缩 测得压缩量为x 释放弹簧后 小铁球O被推出去 从高为h的水平桌面上抛 出 小铁球O在空中运动的水平距离为L 小铁球O的初动能Ek1 小铁球O的末动能Ek2 弹簧对小铁球O做的功W 用m x d g表示 对比W和Ek2 Ek1就可以得出 外力做功与物体动能变化的关系 即在实验误差允许 范围内 外力所做的功等于物体动能的变化 答案 弹簧