江蘇省高中物理學(xué)業(yè)水平測(cè)試復(fù)習(xí)第七章機(jī)械能守恒定律第20講實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律能量守恒定律對(duì)點(diǎn)練必修2

第20講實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律能量守恒定律1．(2017屆揚(yáng)州二模)關(guān)于能量耗散，下列說(shuō)法中正確的是()A．能量耗散是指在一定條件下，能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量減少了B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性C．能量耗散表明，在能源的利用過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量轉(zhuǎn)化的宏觀(guān)過(guò)程可以有任意的方向性2．(2016屆徐州模擬)PM2.5主要來(lái)自化石燃料、生物質(zhì)、垃圾的焚燒，為了控制污染，要求我們節(jié)約及高效利用能源，關(guān)于能源和能量，下列說(shuō)法正確的是()A．自然界中的石油、煤炭等能源可供人類(lèi)永久使用B．能量被使用后就消滅了，所以要節(jié)約能源C．人類(lèi)應(yīng)多開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源D．能量耗散說(shuō)明自然界的能量在不斷減小3．(2018·南通學(xué)測(cè)模擬)如圖1所示，彈簧上端固定在天花板上，下端懸掛一鋼球，處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將鋼球豎直向下拉一小段距離后釋放，鋼球上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又處于靜止?fàn)顟B(tài)．則在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()圖1A．鋼球的重力勢(shì)能逐漸增大B．彈簧的彈性勢(shì)能逐漸減小C．能量逐漸消失D．系統(tǒng)的機(jī)械能逐漸減小4．(2018·江都中學(xué)、揚(yáng)中中學(xué)等六校聯(lián)考)一個(gè)木塊沿粗糙斜面勻速下滑的過(guò)程中()A．木塊的機(jī)械能守恒B．木塊的內(nèi)能保持不變C．木塊的機(jī)械能有一部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能D．木塊減小的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能5．(2018·揚(yáng)州學(xué)測(cè)模擬)如圖2所示為用電火花計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置．關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是()圖2A．應(yīng)用天平稱(chēng)出重物的質(zhì)量B．應(yīng)選用點(diǎn)跡清晰，第1、2兩點(diǎn)間距高約為2mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量C．操作時(shí)應(yīng)先放開(kāi)紙帶，后接通電源D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在直流電源上6．(2018·如皋學(xué)測(cè)模擬)如圖3所示，在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是()圖3A．重物應(yīng)選擇體積大、質(zhì)量小的物體B．必需使用天平測(cè)出重物的質(zhì)量C．測(cè)出紙帶上兩點(diǎn)跡間的距離，作為重物相應(yīng)的下落高度D．必需使用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間7.(2018·徐州學(xué)測(cè)模擬)(1)某同學(xué)用如圖4所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，已有鐵架臺(tái)、鐵夾、電源、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，還必須選取的器材有________(填字母)．圖4A．砝碼B．重錘C．秒表D．刻度尺(2)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接頻率為f的交流電源，該同學(xué)得到的一條理想紙帶如圖5所示，O點(diǎn)對(duì)應(yīng)重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的初始位置，從合適位置開(kāi)始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)A、B、C到O點(diǎn)的距離如圖所示，已知重物的質(zhì)量為m，重力加速度為g.則從打下O點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程中，重物減少的重力勢(shì)能為_(kāi)_______，重物增加的動(dòng)能為_(kāi)_______．圖58．根據(jù)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)回答下列問(wèn)題．(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的敘述中，正確的有________．A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)要使兩限位孔位于同一豎直線(xiàn)上并安裝穩(wěn)定，以減小紙帶下落過(guò)程中的阻力B．需用天平測(cè)出重物的質(zhì)量C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用四節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組作為電源D．用手托著重物，先閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源開(kāi)關(guān)，然后釋放重物E．打出的紙帶中，只要點(diǎn)跡清晰，就可以運(yùn)用公式mgΔh＝eq\f(1,2)mv2來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒F．驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒必須先確定重力勢(shì)能的參考平面(2)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒時(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中計(jì)算某一點(diǎn)的速度，甲同學(xué)用v＝gt來(lái)計(jì)算，乙同學(xué)用vn＝eq\f(hn＋hn＋1,2T)來(lái)計(jì)算．其中________同學(xué)的計(jì)算方法符合實(shí)驗(yàn)要求．計(jì)算重力勢(shì)能時(shí)，對(duì)于重力加速度g的數(shù)值，甲同學(xué)用9.8m/s2代入，乙同學(xué)用通過(guò)對(duì)紙帶分析計(jì)算出重物下落的實(shí)際加速度代入，丙同學(xué)用當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度代入，其中______同學(xué)的做法是正確的．9.(2017·徐州學(xué)測(cè)第二次模擬)如圖6所示，水平軌道左端固定一輕質(zhì)彈簧，右端與半徑為R的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，輕質(zhì)彈簧無(wú)形變時(shí)右端位于O點(diǎn)，物塊(與彈簧不相連)在外力作用下壓縮彈簧至不同長(zhǎng)度時(shí)靜止釋放，可使物塊脫離彈簧時(shí)獲得不同的動(dòng)能Ek，已知物塊質(zhì)量為m，與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，OB＝l1，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，物塊可看做質(zhì)點(diǎn)．圖6(1)若彈簧的勁度系數(shù)為k，當(dāng)彈簧被壓縮至A點(diǎn)且OA＝l2時(shí)，求彈力的大?。?2)物塊在從A點(diǎn)被釋放運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過(guò)程中，加速度大小和速度大小如何變化？(3)要使物塊在圓軌道BCD上運(yùn)動(dòng)時(shí)不與軌道脫離，則物塊在O點(diǎn)的動(dòng)能Ek應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？10.半徑R＝1m的eq\f(1,4)圓弧軌道下端與一水平軌道連接，水平軌道離地面高度h＝1m，如圖7所示，有一質(zhì)量m＝1.0kg的小滑塊自圓弧軌道最高點(diǎn)A由靜止開(kāi)始滑下，經(jīng)過(guò)水平軌道末端B時(shí)速度為4m/s，滑塊最終落在地面上，試求：(g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力)圖7(1)滑塊落在地面上時(shí)的速度大小；(2)滑塊在軌道上滑行時(shí)克服摩擦力所做的功．答案精析1．C2.C3.D4.C5.B6.C7．(1)BD(2)mgh2eq\f(1,8)m[(h3－h(huán)1)f]28．(1)AD(2)乙丙解析(1)本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證“mgh＝eq\f(1,2)mv2”，其中重物的質(zhì)量可以消去，即不需用天平測(cè)出重物的質(zhì)量，只要驗(yàn)證“gh＝eq\f(1,2)v2”即可，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期取決于交流電源的頻率，或者說(shuō)必須使用交流電，不可用干電池代替，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤．對(duì)于打出的紙帶有兩種處理方法：第一，選取第1、2兩點(diǎn)間的距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量，利用“gh＝eq\f(1,2)v2”來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒；第二，可以選擇紙帶點(diǎn)跡清晰的部分，測(cè)量任意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離Δh，求出這兩點(diǎn)間的動(dòng)能之差ΔEk，運(yùn)用公式mgΔh＝ΔEk而不是mgΔh＝eq\f(1,2)mv2來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，所以選項(xiàng)E錯(cuò)誤．因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是重物重力勢(shì)能的減少量等于其動(dòng)能的增加量，而重力勢(shì)能的減少量與重力勢(shì)能的參考平面的位置無(wú)關(guān)，所以本實(shí)驗(yàn)不需要先確定重力勢(shì)能的參考平面，選項(xiàng)F錯(cuò)誤．本題答案為A、D.(2)計(jì)算瞬時(shí)速度須使用公式vn＝eq\f(hn＋hn＋1,2T)，v＝gt是eq\f(1,2)mv2＝mgh的簡(jiǎn)化形式，所以甲同學(xué)的方法不符合實(shí)驗(yàn)要求，乙同學(xué)的計(jì)算方法符合實(shí)驗(yàn)要求；重力加速度g的數(shù)值應(yīng)該取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度，所以丙同學(xué)的做法是正確的．9．見(jiàn)解析解析(1)由胡克定律得彈力F＝kl2(2)加速度先減小后反向增大，速度先增大后減小(3)要使物塊在圓軌道BCD上運(yùn)動(dòng)時(shí)始終不脫離圓軌道，有兩種情況：①?gòu)腛點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)后返回，從O到C由能量守恒定律有Ek1＝μmgl1＋mgR恰好可以運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，有Ek2＝μmgl1②從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)后平拋，恰好能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)設(shè)物塊的速度為vD，由能量守恒定律有Ek3＝μmgl1＋2mgR＋eq\f(1,2)mvD2又mg＝meq\f(vD2,R)解得Ek3＝μmgl1＋2.5mgR綜上μmgl1≤Ek≤μmgl1＋mgR或Ek≥μmgl1＋2.5mgR.10．(1)6m/s(2)2J解析(1)因滑塊經(jīng)過(guò)水平軌道末端B后下落時(shí)只有重力做功，所以取滑塊經(jīng)過(guò)水平軌道末端B時(shí)為初狀態(tài)，落在地面上時(shí)為末狀態(tài)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得(以地面為零勢(shì)能面)：eq\f(1,2)mvB2＋mgh＝eq\f(1,2)mv2＋0，解得v＝eq\r(vB2＋2gh)＝eq\r(42＋2×10×1)m/s＝6m/s.(2