2021版物理全能大一輪復(fù)習(xí)人教版研典型例題·全提升實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

溫馨提示：此套題為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。研典型例題·全提升熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【典例1】(2019·石家莊模擬)某同學(xué)用如甲圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),所用交流電源的頻率為50Hz,得到如圖乙所示的紙帶。選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為s0=19.00cm,點(diǎn)A、C間的距離為s1=8.36cm,點(diǎn)C、E間的距離為s2=9.88cm,g取9.8(1)下列做法正確的有__________。

A.圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線上B.實(shí)驗(yàn)前,手應(yīng)提住紙帶上端,使紙帶豎直C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開紙帶,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.數(shù)據(jù)處理時(shí),應(yīng)選擇紙帶上距離較近的兩點(diǎn)作為初、末位置(2)選取O、C兩點(diǎn)為初、末位置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,重物減少的重力勢能是__________J,打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度大小是__________m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(3)根據(jù)紙帶算出打下各點(diǎn)時(shí)重物的速度v,量出下落距離s,則以v22為縱坐標(biāo)、以s為橫坐標(biāo)畫出的圖象應(yīng)是下面的__________(4)重物減少的重力勢能總是略大于增加的動(dòng)能,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是__________________。

(寫出一條即可)【解析】(1)圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線上,實(shí)驗(yàn)前手應(yīng)提住紙帶上端,并使紙帶豎直,這是為了減小打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶之間的摩擦,選項(xiàng)A、B正確;實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開紙帶,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;數(shù)據(jù)處理時(shí),應(yīng)選擇紙帶上距離較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)作為初、末位置,以減小長度的測量誤差,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)重物減少的重力勢能為ΔEp=mg(s0+s1)≈2.68J,由于重物下落時(shí)做勻變速運(yùn)動(dòng),根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)任意時(shí)間段中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可知,打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度為vC=s1+s(3)物體自由下落過程中機(jī)械能守恒,可以得出mgs=12mv2,即gs=12v2,所以(4)在實(shí)驗(yàn)過程中,紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的阻力、空氣阻力是存在的,克服阻力做功損失了部分機(jī)械能,因此實(shí)驗(yàn)中重物減小的重力勢能總是略大于增加的動(dòng)能。答案:(1)A、B(2)2.682.28(3)C(4)重物受到空氣阻力(或紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在阻力)熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新【典例2】(2019·茂名模擬)某活動(dòng)小組利用圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。鋼球自由下落過程中,先后通過光電門A、B,計(jì)時(shí)裝置測出鋼球通過A、B的時(shí)間分別為tA、tB,用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。測出兩光電門間的距離為h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)用游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為D=_____cm。

(2)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒,只要比較_____(填選項(xiàng)前的字母序號(hào))即可。

A.(1tA2-1tBB.(1tA2-1tBC.(1tB2-1tAD.(1tB2-1tA(3)鋼球通過光電門的平均速度_____(選填“>”或“<”)鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。

【解析】(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0.9cm,游標(biāo)尺上第10個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊,游標(biāo)讀數(shù)為0.05×10mm=0.50mm(2)利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度,故v=Dt,根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式有mgh=12mD2(1tB2-1tA(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個(gè)過程中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。答案:(1)0.950(2)D(3)<【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖甲所示,用細(xì)線懸掛著包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒;蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)的飛輪上,并隨之在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。燒斷懸掛圓柱棒的線后,圓柱棒豎直自由下落,毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號(hào),如圖乙所示。設(shè)毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動(dòng),測得記號(hào)之間的距離依次為d1=26.0mm、d2=50.0mm、d3=74.0mm、d4=98.0mm、d5=122.0mm、d6=146.0mm,(1)毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔T=__________。

(2)根據(jù)圖乙所給的數(shù)據(jù)可知:毛筆畫下記號(hào)“3”時(shí),圓柱棒下落的速度為v3,其大小v3=__________m/s;在毛筆畫下記號(hào)“3”到“6”的這段時(shí)間內(nèi),棒的動(dòng)能增加量為__________,重力勢能減小量為__________,由此可得出的結(jié)論是圓柱棒下落過程中機(jī)械能守恒(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭為9.8m/s2【解析】(1)根據(jù)題意可知:毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期,已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣,即每秒轉(zhuǎn)20周,所以T=0.05s。(2)根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均