《高考備考指南 理科綜合 物理》課件-實(shí)驗(yàn)6

第五章實(shí)驗(yàn)六1．(2016年四川卷)用如圖所示的裝置測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能．將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點(diǎn)；在O點(diǎn)右側(cè)的B、C位置各安裝一個(gè)光電門，計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)與兩個(gè)光電門相連．先用米尺測(cè)得B、C兩點(diǎn)間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，靜止釋放，計(jì)時(shí)器顯示遮光片從B到C所用的時(shí)間t，用米尺測(cè)量A、O之間的距離x.(1)計(jì)算滑塊離開彈簧時(shí)速度大小的表達(dá)式是________________________________．(2)為求出彈簧的彈性勢(shì)能，還需要測(cè)量________．A．彈簧原長(zhǎng) B．當(dāng)?shù)刂亓铀俣?C．滑塊(含遮光片)的質(zhì)量(3)增大A、O之間的距離x，計(jì)時(shí)器顯示時(shí)間t將____________．A．增大 B．減小 C．不變【答案】(1)eq\f(s,t)(2)C(3)B【解析】(1)滑塊離開彈簧后的運(yùn)動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)，故可以用BC段的平均速度表示離開時(shí)的速度，則有v＝eq\f(s,t).(2)彈簧的彈性勢(shì)能等于物體增加的動(dòng)能，故應(yīng)求解物體的動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)能表達(dá)式可知，應(yīng)測(cè)量滑塊的質(zhì)量，故選C.(3)增大AO間的距離時(shí)，滑塊被彈出后的速度將增大，故通過(guò)兩光電門的時(shí)間將減?。?．(2017屆南京模擬)如圖甲所示為用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置．甲乙(1)若已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2，重物質(zhì)量為0.2kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖乙所示，打P點(diǎn)時(shí)，重物的速度為零，A、B、C為另外3個(gè)連續(xù)點(diǎn)，根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，可知重物由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能少量ΔEp＝______J(2)若PB的距離用h表示，打B點(diǎn)時(shí)重物的速度為vB，當(dāng)兩者間的關(guān)系式滿足__________時(shí)，說(shuō)明下落過(guò)程中重錘的機(jī)械能守恒(已知重力加速度為g)．(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于減小的重力勢(shì)能，其主要原因是______．A．重物的質(zhì)量過(guò)大B．重物的體積過(guò)小C．電源的電壓偏低D．重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力【答案】(1)9.82×10－2(2)veq\o\al(2,B)＝2gh(3)D【解析】(1)重力勢(shì)能減小量ΔEp＝mgh＝0.2×9.8×0.0501J＝9.82×10－2J.(2)要驗(yàn)證物體從P到B的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，則需滿足eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝mgh，即veq\o\al(2,B)＝2gh，說(shuō)明下落過(guò)程中重錘的機(jī)械能守恒．(3)重物的質(zhì)量過(guò)大，重物和紙帶受到的阻力相對(duì)較小，所以有利于減小誤差，故A錯(cuò)誤；重物的體積過(guò)小，有利于較小阻力，所以有利于減小誤差，故B錯(cuò)誤；電源的電壓偏低，電磁鐵產(chǎn)生的吸力就會(huì)減小，吸力不夠，打出的點(diǎn)也就不清晰了，與誤差的產(chǎn)生沒有關(guān)系，故C錯(cuò)誤；重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能，還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重物增加的動(dòng)能略小于減小的重力勢(shì)能，故D正確．故選D.3．(2017屆河南二模)在用“落體法”做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明選擇一條較為滿意的紙帶，如圖甲所示，他舍棄前面密集的點(diǎn)，以O(shè)為起點(diǎn)，從A點(diǎn)開始選取紙帶上連續(xù)點(diǎn)A、B、C、…，測(cè)出O到A、B、C的距離分別為h1、h2、h3、…，電源的頻率為f.(1)為減少阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，下列操作可行的是________．A．選用鐵質(zhì)重錘B．安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使兩限位孔在同一豎直線上C．釋放紙帶前，手應(yīng)提紙帶上端并使紙帶豎直D．重錘下落中手始終提住紙帶上端，保持紙帶豎直(2)打B點(diǎn)時(shí)，重錘的速度大小vB為________．(3)小明用實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)畫出v2－h(huán)圖像如圖乙所示，圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是______________________________________________________．(4)另有四位同學(xué)在圖乙的基礎(chǔ)上，畫出沒有阻力時(shí)的v2－h(huán)圖線，并與其比較，其中正確的是________．ABCD【答案】(1)ABC(2)eq\f(h3－h(huán)1f,2)(3)打下O點(diǎn)時(shí)重錘速度不為零(4)B【解析】(1)為了減少阻力的影響，重錘選擇質(zhì)量大一些，體積小一些的鐵質(zhì)重錘，故A正確；安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使兩限位孔在同一豎直線上，故B正確；釋放紙帶前，手應(yīng)提紙帶上端并使紙帶豎直，重錘下落時(shí)，手不需提著紙帶上端，故C正確，D錯(cuò)誤．故選ABC.(2)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AC段的平均速度，則vB＝eq\f(h3－h(huán)1,2T)＝eq\f(h3－h(huán)1f,2).(3)小明用實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)畫出v2－h(huán)圖像圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，即h＝0時(shí)，速度不為零，即打下O點(diǎn)時(shí)重錘速度不為零．(4)不論有無(wú)阻力，釋放點(diǎn)的位置相同，即初速度為零時(shí)，兩圖線交于橫軸的同一點(diǎn)，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．故選B.4．(2017屆南京二模)用如圖甲實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．如圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打下的點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．已知m1＝50g、m2＝150g，甲 乙(1)在紙帶上打下記數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v＝______m/s；(2)在記數(shù)點(diǎn)0～5過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝________J．為了簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)g＝10m/s2，則系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp＝③在本實(shí)驗(yàn)中，若某同學(xué)作出了v2－h(huán)圖像，如圖丙，h為從起點(diǎn)量起的長(zhǎng)度，則據(jù)此得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2.丙【答案】(1)2.4(2)0.580.60(3)9.75．(2017屆河南校級(jí)二模)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑘D中A、B是兩個(gè)光電門，鋼球自由下落過(guò)程中，先后通過(guò)光電門A、B，鋼球通過(guò)光電門A時(shí)與光電門相連的光電計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，通過(guò)光電門B時(shí)就停止計(jì)時(shí)，得到鋼球從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間t，用刻度尺測(cè)出A、B間的高度h，保持小球下落的位置不變，保持光電門B的位置不變，更改光電門A的位置，重復(fù)前面的實(shí)驗(yàn)，測(cè)出多組h、t的值．(1)根據(jù)測(cè)得的多組h、t的值，算出每組的eq\f(h,t)，作出eq\f(h,t)－t圖像，則圖像應(yīng)是圖中的________．ABCD(2)圖線與縱軸的交點(diǎn)表示________，要求出重力加速度，必須求出圖線的________，若求出的圖線的這個(gè)量用k表示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹開_______．【答案】(1)D(2)小球通過(guò)B光電門的速度斜率的絕對(duì)值2k【解析】(1)由于球下落的位置不變，光電門B的位置不變，因此小球到達(dá)B點(diǎn)的速度不變，設(shè)球到B點(diǎn)的速度為vB，則球的運(yùn)動(dòng)可以看成是倒過(guò)來(lái)的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則有h＝vBt－eq\f(1,2)gt2，即eq\f(h,t)＝vB－eq\f(1,2)gt，因此D正確，ABC錯(cuò)誤．(2)由函數(shù)表達(dá)式可知，圖線與縱軸的交點(diǎn)表示小球通過(guò)B光電門的速度，要求出重力加速度，必須求出圖線斜率的絕對(duì)值，則由解得g＝2k.6．(2017屆徐匯二模)現(xiàn)準(zhǔn)備通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)能定理，物體A放在帶滑輪的固定水平粗糙長(zhǎng)板上，用跨過(guò)滑輪(滑輪的大小可不計(jì))的細(xì)線將A與另一個(gè)物體B相連．開始時(shí)B離地面高度為h，A離長(zhǎng)板右端距離也為h，從靜止釋放B后，B會(huì)帶動(dòng)A做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)B落地時(shí)A正好離開長(zhǎng)木板，最后A也落地(A在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)線始終處于松弛狀態(tài)，A、B落地后均不會(huì)反彈)．A與木板間摩擦因素為μ，重力加速度為g，測(cè)量工具僅有刻度尺和天平．(1)欲通過(guò)該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證A、B兩物塊組成系統(tǒng)滿足動(dòng)能定理．需要測(cè)量物體A質(zhì)量mA，物體B質(zhì)量mB，還需要測(cè)量的物理量為________．(2)該系統(tǒng)動(dòng)能定理表達(dá)式為________．(3)為了實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程，應(yīng)該滿足條件為______．【答案】(1)A、B落地點(diǎn)的距離x、長(zhǎng)板離地高度H(2)mBgh－μmAgh＝eq\f(x2gmA＋mB,4H)(3)μ<eq\f(mB,mA)【解析】(1)(2)對(duì)系統(tǒng)研究，根據(jù)動(dòng)能定理知mBgh－μmAgh＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，A離開木板后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)H＝eq\f(1,2)gt2，x＝vt知，A做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v＝xeq\r(\f(g,2H))，則系統(tǒng)動(dòng)能定理表達(dá)式為mBgh－μmAgh＝eq\f(x2gmA＋mB,4H)，所以還需要測(cè)量的物理量為：射程x、長(zhǎng)板離地高度H.(3)為了滿足上述的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，B的重力應(yīng)大于A的滑動(dòng)摩擦力，則mBg＞μmAg，即μ<eq\f(mB,mA).7．(2017屆江蘇模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺(tái)上，鋼球靜止于A點(diǎn)，光電門固定在A的正下方．在鋼球底部豎直地粘住一片寬帶為d的遮光條．將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過(guò)光電門的擋光時(shí)間t時(shí)由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取v＝eq\f(d,t)作為鋼球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度．記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢(shì)能變化大小ΔEp與動(dòng)能變化大小ΔEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．甲乙(1)ΔEp＝mgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到_____之間的豎直距離．A．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端B．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心C．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端(2)用ΔEk＝eq\f(1,2)mv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小，用刻度尺測(cè)量遮光條寬度，示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為______cm.某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.01s，則鋼球的速度為v＝________m/s.(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：ΔEp/(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk/(×10－2J)5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的．你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)說(shuō)明理由．(4)請(qǐng)你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議．【答案】(1)B(2)1.501.50(3)不同意，如果是空氣的阻力造成的，則ΔEk要小于ΔWp，與數(shù)據(jù)不符，所以誤差不是空氣的阻力造成的(4)分別是小球的球心到懸點(diǎn)的距離和光電門到懸點(diǎn)的距離l和L，在計(jì)算小球的動(dòng)能時(shí)，使用的速度為v球＝eq\f(l,L)v.【解析】(1)小球落下的高度h是初末位置球心之間的高度差，所以要選B.(2)刻度尺讀數(shù)的方法，需估讀一位，所以讀數(shù)為1.50cm；某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.01v＝eq\f(d,t)＝eq\f(1.50×10－2,0.01)m/s＝1.50m/s.(3)不同意．從表中的數(shù)據(jù)可知，小球動(dòng)能的增加量大于小球的重力勢(shì)能的