《金版新学案》2012高三物理一轮课下作业 第5章 机械能及其守恒定律 第四讲

机械能及其守恒定律 第四讲
1．(2010·四川卷)有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A 、B 、C 、D ，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的．为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为x 1、x 2、x 3.请你
根据下列x 1、x 2、x 3的测量结果确定该纸带为________．(已知当地的重力加速度为9.791 m/s 2)
A ．61.0 mm,65.8 mm,70.7 mm
B ．41.2 mm,45.1 mm,53.0 mm
C ．49.36 mm,53.5 mm,57.3 mm
D ．60.5 mm,61.0 mm,60.6 mm)
解析： 验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实验，所以相邻的0.02 s 内的位移增
加量为Δx ＝gT 2＝9.791×0.022 m≈3.9 mm.
答案： C
2．(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 ＝2gh 计算出瞬时速度v
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 ＝v 2
2g
计算出高度h 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)
解析： 在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做g ，只能把它当做未知的定值，所以正确方案只有d 项．
答案： d
3(2010·新课标全国卷改编题)右图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：
(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)
A ．游标卡尺
B ．秒表
C ．0～12 V 的直流电源
D ．0～12 V 的交流电源
(2)实验中误差产生的原因有___________________________________________．(写出两个原因)
解析： (1)不是用游标卡尺测长度，而是用米尺测量长度，用D 项交流电源供打点计时器使用．(2)纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定．
答案： (1)D (2)纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定．
4．(2011·安徽池州)在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50 Hz ，依次打出的点为0,1,2,3,4，…n .则：
(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为________________、________________、________________，必须计算出的物理量为________________、________________，验证的表达式为__________________．
(2)下列实验步骤操作合理的顺序排列是____________(填写步骤前面的字母)．
A ．将打点计时器竖直安装在铁架台上
B ．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C ．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验
D ．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带
E ．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h 1，h 2，h 3…，h n ，计算出对应的瞬时速度v 1，v 2，v 3，…v n
F ．分别算出12
mv 2n 和mgh n ，在实验误差范围内看是否相等 答案： (1)第2点到第6点之间的距离h 26 第1点到第3点之间的距离h 13 第5点到
第7点之间的距离h 57 第2点的瞬时速度v 2 第6点的瞬时速度v 6 mgh 26＝12mv 26－12
mv 22 (2)ADBCEF
5．(2011·广州模拟)“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如下图所示的甲或乙方案来进行．
(1)比较这两种方案，________(选填“甲”或“乙”)方案好些，理由是__________________．
(2)如图丙是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T ＝0.1 s ．物体运动的加速度a ＝________；该纸带是采用________(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的．简要写出判断依据________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
丙
(3)如图丁所示是采用甲方案时得到的一条纸带，在计算图中N 点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是( )
丁
A ．v N ＝gnT
B ．v N ＝x n ＋x n ＋12T
C ．v N ＝d n ＋1＋d n －12T
D ．v N ＝g (n －1)T
答案： (1)甲 该方案摩擦阻力小，误差小，操作方便
(2)4.83 m/s 2 乙 因为物体的加速度比g 小得多
(3)B
6．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m ＝1.00 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O 为第一个点，A 、B 、C 为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔0.02
s 打一次点，当地的重力加速度g ＝9.80 m/s 2.那么：
(1)纸带的________端(选填“左”或“右”)与重物相连；
(2)根据图上所得的数据，从O 点到B 点，重物重力势能减少量ΔE p ＝________ J ，动能增加量ΔE k ＝________ J(结果取3位有效数字)；
(3)实验的结论是________________________________________________________．
解析： O 为第一个点在纸带的左端，所以纸带的左端与重物相连．根据图上所得的数据，
从O 点到B 点，重物重力势能减少量ΔE p ＝mgx OB ＝1.88 J ，动能增加量ΔE k ＝12m ⎝ ⎛⎭
⎪⎫x OC －x OA 2T 2＝1.84 J ．实验的结论是：重物只受重力作用，在误差允许范围内，重物减小的重力势能等于增加的动能，即机械能守恒．
答案： (1)左 (2)1.88 1.84 (3)重物只受重力作用，在误差允许范围内，重物减小的重力势能等于增加的动能，即机械能守恒。