高中物理練習(xí)探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)

PAGE第5章第4講一、選擇題1．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列物理量中需要用工具測量的有()A．重錘的質(zhì)量B．重力加速度C．重錘下落的高度D．與重錘下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度[答案]C[解析]由機(jī)械能守恒定律列方程，等式兩邊都有質(zhì)量可消去，故不用測質(zhì)量，只需測重錘下落高度，計(jì)算出對應(yīng)點(diǎn)的速度，故選C.2．某同學(xué)在做利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，拖著紙帶的小車在橡皮筋的作用下由靜止運(yùn)動(dòng)到木板底端，在此過程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的相鄰點(diǎn)間的距離變化情況是()A．始終是均勻的 B．先減小后增大C．先增大后減小 D．先增大后均勻不變[答案]D[解析]橡皮筋對小車作用過程中小車速度增大，所以點(diǎn)間距增大，當(dāng)小車離開橡皮筋后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)的間距不再變化，所以選D.3．用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)的以下說法中正確的是()A．必須用秒表測出重物下落的時(shí)間B．實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，注意手提著紙帶使重物靠近計(jì)時(shí)器，先接通計(jì)時(shí)器電源，然后松開紙帶C．如果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢能有一部分消耗在紙帶摩擦上，就會(huì)造成重力勢能的變化小于動(dòng)能的變化D．驗(yàn)證時(shí)，可以不測量重物的質(zhì)量或重力[答案]BD[解析]因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不需要測時(shí)間，A錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢能有一部分消耗在紙帶摩擦上，造成重力勢能的減少大于動(dòng)能的增量，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)，為節(jié)約紙帶，便于測量，應(yīng)使重物靠近計(jì)時(shí)器，應(yīng)先通電后放手，B正確；因?yàn)閯?dòng)能和勢能表達(dá)式中都含有質(zhì)量，可以消去，故不需測質(zhì)量，D正確．4．用橡皮筋探究功與速度變化的實(shí)驗(yàn)中小車會(huì)受到阻力，可以使木板傾斜作為補(bǔ)償，則下面操作正確的是()A．使拖著紙帶的小車由靜止釋放，小車不下滑即可B．使拖著紙帶的小車由靜止釋放，小車能下滑即可C．沿木板推小車(后面拖著紙帶)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)均勻分布D．不用掛紙帶，輕推小車，小車能勻速下滑即可[答案]C[解析]因?yàn)榧垘г谶\(yùn)動(dòng)中也會(huì)受到摩擦力，恰好平衡摩擦力的情況，應(yīng)是小車拴有紙帶時(shí)所受的阻力與重力的分力平衡，故D錯(cuò)C對；平衡摩擦力后小車應(yīng)是勻速下滑，A、B不能說明小車處于受力平衡狀態(tài)，所以不正確．5．某同學(xué)在進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，獲得了數(shù)條紙帶，則正確的是()A．必須挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶進(jìn)行測量B．在紙帶上選取點(diǎn)跡清楚的、方便測量的某點(diǎn)作計(jì)數(shù)點(diǎn)的始點(diǎn)C．用毫米刻度尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到始點(diǎn)點(diǎn)跡之間的距離，得出重物下落的相應(yīng)高度h1、h2…h(huán)nD．用公式vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)，計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的重物的瞬時(shí)速度[答案]CD[解析]由實(shí)驗(yàn)的原理和操作知道，CD都是正確的，對于A，無論何時(shí)釋放紙帶，只要方法正確，則仍能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，不必選第一、二兩點(diǎn)之間的距離接近2mm的紙帶，故A錯(cuò)．始點(diǎn)應(yīng)是打的第一個(gè)點(diǎn)，不能從中間選取，故B錯(cuò)．6．(2010·廈門)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，使用電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖所示的紙帶．圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來，下列說法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開紙帶再接通電源B．(s6－s1)等于(s2－s1)的6倍C．由紙帶可求出計(jì)數(shù)點(diǎn)B對應(yīng)的速率D．相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s[答案]C[解析]使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源后松開紙帶，選項(xiàng)A錯(cuò)；T＝5×eq\f(1,50)s＝0.1s，s6－s1＝5aT2，s2－s1＝aT2，所以(s6－s1)＝5(s2－s1)，選項(xiàng)BD錯(cuò)誤；由于s2、s3已知，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間T＝0.1s，所以可求得計(jì)數(shù)點(diǎn)B對應(yīng)的速度，選項(xiàng)C正確．二、非選擇題7．(1)用公式eq\f(1,2)mv2＝mgh時(shí)對紙帶上起點(diǎn)的要求是____，為此，所選擇的紙帶第一、第二兩點(diǎn)間距離應(yīng)接近________．(2)若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m＝1kg，打點(diǎn)紙帶如圖甲所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重物的速度vB＝________，重物動(dòng)能EkB＝________.從開始下落到至B點(diǎn)，重物的重力勢能減少量是________，因此可得出的結(jié)論是________．(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eq\f(v2,2)為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是如圖乙中的________．[答案](1)初速為零2mm(2)0.59m/s0.17J0.17J在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，重物動(dòng)能的增加等于重物重力勢能的減少(3)C[解析](1)若重物是從初速度為零開始下落，由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律s＝eq\f(1,2)gt2，t取0.02s，g取9.8m/s2，可計(jì)算得s＝1.96mm≈2mm.(2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知vB＝AC/2T，EkB＝eq\f(1,2)mvB2，ΔEpB＝mgOB由此可求得vB＝0.59m/sEkB＝0.17J；ΔEpB＝0.17J在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，重物動(dòng)能的增加等于重物重力勢能的減少．(3)因?yàn)閑q\f(1,2)mv2＝mgh，約去m，得eq\f(v2,2)＝gh，所以eq\f(v2,2)－h(huán)圖象應(yīng)是一條過原點(diǎn)的有斜率的直線，直線的斜率大小等于g，所以C正確．8．(2010·安徽理綜)利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測量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)了以下四種測量方案：a．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時(shí)間t，通過v＝gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v.b．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v＝eq\r(2gh)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，測算出瞬時(shí)速度v，并通過h＝eq\f(v2,2g)計(jì)算出高度h.d．用刻度尺測出物體下落的高度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，測算出瞬時(shí)速度v.以上方案中只有一種正確，正確的是________．(填入相應(yīng)的字母)[答案]d[解析]本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的原理．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，h是用刻度尺從紙帶測量得到的，而某點(diǎn)速度由相鄰兩點(diǎn)的平均速度相等得出的，故選項(xiàng)d正確．9．(2010·淄博)(1)在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，為了平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力，應(yīng)該采用下面所述的________方法(填“a”、“b”或“c”)．(a)逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使靜止的小車開始運(yùn)動(dòng)(b)逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在木板上保持靜止(c)逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使夾在小車后面的紙帶上所打的點(diǎn)間隔均勻(2)在上述實(shí)驗(yàn)操作中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz.某同學(xué)打出的一段紙帶如圖所示，O、A、B……E為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)，則小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為________m/s.(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(3)若某同學(xué)分別用1根、2根…5根相同橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度分別為0.52m/s、0.78m/s、0.96m/s、1.08m/s、1.22m/s.請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在下面的坐標(biāo)紙上畫出橡皮筋所做功(W)與小車獲得的速度(v)之間的關(guān)系圖象．[答案](1)C(2)1.40(3)如圖所示10．(2010·安徽省級名校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組用“落體法”驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在用正確的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后：(1)有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)及結(jié)論，下列說法正確的是()A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)，必須使紙帶跟兩限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，需保持提紙帶的手不動(dòng)，待接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開紙帶讓重錘下落C．由于摩擦和空氣阻力的影響，本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差總是重力勢能的減少量小于動(dòng)能的增加量D．為了增加實(shí)驗(yàn)的可靠性，可以重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)(2)實(shí)驗(yàn)小組中有同學(xué)提出，在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，所選紙帶必須要求第一、二點(diǎn)間距離接近2mm且第一個(gè)點(diǎn)跡要清楚，你是否贊同這位同學(xué)的觀點(diǎn)？說出你的理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________.[答案](1)ABD(2)不贊同[解析](1)ABD(2)因?yàn)榧垘夏硟牲c(diǎn)(不一定包含第一個(gè)點(diǎn))的距離等于重物下落的高度，這樣就能計(jì)算出重物下落過程中重力勢能的減少量，如果再分別算出這兩點(diǎn)的速度，便可以算出這兩點(diǎn)對應(yīng)重錘的動(dòng)能，進(jìn)一步計(jì)算出此過程中動(dòng)能的增加量，若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量和相應(yīng)過程動(dòng)能的增加量相等，便可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．這樣，重力勢能減少的計(jì)算不必從起始點(diǎn)開始計(jì)算．于是，紙帶打出的起始點(diǎn)O后的第一個(gè)0.02s內(nèi)的位移是否接近2mm，以及第一個(gè)點(diǎn)是否清晰也就無關(guān)緊要了．11．(2010·江蘇南通一模)某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．該同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點(diǎn)紙帶，在紙帶后段每兩個(gè)計(jì)時(shí)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次為1、2、3、4、5、6、7，測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)打點(diǎn)的距離h，并正確求出打相應(yīng)點(diǎn)時(shí)的速度v.各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)見下表：計(jì)數(shù)點(diǎn)1234567h/m0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777v/(m·s－1)1.942.332.733.133.50v2/(m·s－1)23.765.437.459.8012.3(1)請?jiān)趫D乙坐標(biāo)中，描點(diǎn)作出v2－h(huán)圖線；由圖線可知，重錘下落的加速度g′＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)；(2)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗(yàn)證自由下落的重錘機(jī)械能守恒的依據(jù)是________．[答案](1)如圖所示9.75(9.69～9.79均可)(2)g′與g基本相等[解析]由機(jī)械能守恒定律得，eq\f(1,2)mv2＝mg′h，即v2＝2g′h，圖線的斜率k＝2g′＝eq\f(Δv2,Δh)，代入數(shù)據(jù)，得g′＝9.75m/s2.12．如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1>m2，現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．(1)若選定物塊A從靜止開始下落的過程進(jìn)行測量，則需要測量的物理量有________(填選項(xiàng)前編號)．①物塊的質(zhì)量m1、m2；②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間；③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間；④繩子的長度．(2)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對此實(shí)驗(yàn)提出以下建議：①繩的質(zhì)量要輕；②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好；③盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不要搖晃；④兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能小．以上建議中確實(shí)對提高準(zhǔn)確程度有作用的是______(填選項(xiàng)前編號)．(3)寫出一條上面沒有提到的對提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：________________________________________________________________________.[答案](1)①②或①③(2)①③(3)例如：“對同一高度進(jìn)行多次測量取平均值”；“選取受力后相對伸長盡量小的繩”等．(任選一條即可)[解析]A和B在運(yùn)動(dòng)過程中，速度大小始終相等．需要驗(yàn)證的式子為(m1－m2)gh＝eq\f(1,2)m1v2＋eq\f(1,2)m2v2即(m1－m2)gh＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2因此，必須測出m1、m2、h并利用v＝at求得速度，其中由于m1g－FT＝m1a，F(xiàn)T－m2g＝m2a，所以a＝eq\f(m1－m2,m1＋m2)g.因此選①②或①③均可．結(jié)合此實(shí)驗(yàn)原理易知繩子適當(dāng)長一些便于操作，但不可過長；m1與m2越接近，摩擦力等阻力對實(shí)驗(yàn)測量的影響越明顯，為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，應(yīng)選①③13．為了“探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，查資料得知，彈簧的彈性勢能Ep＝eq\f(1,2)kx2，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧長度的變化量．某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質(zhì)量為m)運(yùn)動(dòng)來探究這一問題．為了研究方便，把小鐵球O放在水平桌面上做實(shí)驗(yàn)，讓小球O在彈力作用下運(yùn)動(dòng)，即只有彈簧推力做功．該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：首先進(jìn)行如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)：將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來，在彈簧的另一端掛上小鐵球O，靜止時(shí)測得彈簧的伸長量為d.在此步驟中，目的是要確定物理量________，用m、d、g表示為________．接著進(jìn)行如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)：將這根彈簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小鐵球O壓縮，測得壓縮量為x，釋放彈簧后，小鐵球O被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小鐵球O在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離為L.小鐵球O的初動(dòng)能Ek1＝________.小鐵球O的末動(dòng)能Ek2＝________.彈簧對小鐵球O做的功W＝________.(用m、x、d、g表示)對比W和Ek2－Ek1就可以得出“外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，即在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化．[答案]彈簧勁度系數(shù)keq\f(mg,d)0eq\f(mgL2,4h)eq\f