新教材同步系列2024春高中物理第八章機(jī)械能守恒定律5實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課后提升訓(xùn)練新人教版必修第二冊(cè)

第八章5A組·水平過關(guān)1．用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，打出如圖甲所示的一條紙帶．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器頻率為50Hz.(1)依據(jù)紙帶所給數(shù)據(jù)，得出打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度為______m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).(2)某同學(xué)選用兩個(gè)形態(tài)相同，質(zhì)量不同的重物a和b進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得幾組數(shù)據(jù)，畫出eq\f(v2,2)－h(huán)圖像，并求出圖線的斜率k，如圖乙所示，由圖像可知a的質(zhì)量m1______(填“大于”或“小于”)b的質(zhì)量m2.(3)通過分析發(fā)覺造成k2值偏小的緣由是試驗(yàn)中存在各種阻力，已知試驗(yàn)所用重物的質(zhì)量m2＝0.052kg，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力f＝________N.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1)2.25(2)大于(3)0.031【解析】(1)C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于BD段的平均速度，則有vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f((31.23－22.24)×10-2,2×0.02)m/s＝2.25m/s.(2)依據(jù)動(dòng)能定理，得(mg－f)h＝eq\f(1,2)mv2，則有eq\f(v2,2)＝eq\f(mg－f,m)h，知圖線的斜率為k＝eq\f(mg－f,m)＝g－eq\f(f,m)，b的斜率小，知b的質(zhì)量小，所以a的質(zhì)量m1大于b的質(zhì)量m2.(3)依據(jù)動(dòng)能定理知(m2g－f)h＝eq\f(1,2)m2v2，則有eq\f(v2,2)＝eq\f(m2g－f,m2)h，可知k2＝eq\f(m2g－f,m2)＝9.18，代入數(shù)據(jù)，解得f≈0.031N．2．(2024年珠海質(zhì)檢)如圖甲所示為“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)裝置．(1)為了盡量減小試驗(yàn)誤差，應(yīng)運(yùn)用密度較__________(填“大”或“小”)的重物．(2)某次試驗(yàn)得到的一條紙帶如圖乙所示．在紙帶上選取計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有1個(gè)點(diǎn)未畫出．重錘質(zhì)量為m，重力加速度為g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T，從打下O點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過程中，重錘重力勢(shì)能的削減量ΔEp＝__________；若已測(cè)得B點(diǎn)速度為v，則動(dòng)能的增加量ΔEk＝__________(可用v表示).(3)由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時(shí)受到的阻力較大，這樣會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的動(dòng)能增加量__________(填“<”“＝”或“>”)重力勢(shì)能削減量．【答案】(1)大(2)mghBeq\f(1,2)mv2(3)<【解析】(1)為了盡量減小試驗(yàn)誤差，應(yīng)運(yùn)用密度較大，體積較小的重物．(2)從打下O點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過程中，重錘重力勢(shì)能的削減量ΔEp＝mghB，B點(diǎn)速度為v，則打B點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mv2，動(dòng)能增量為ΔEk＝Ek－0＝eq\f(1,2)mv2.(3)重錘下落時(shí)還要克服紙帶受到的阻力做功，所以動(dòng)能增加量小于重力勢(shì)能削減量．3．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)中(1)羅同學(xué)選用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則應(yīng)接________(填“甲”或“乙”)圖中的電源．(2)釋放紙帶前，下列操作正確的是______． A B C(3)圖丙為羅同學(xué)在試驗(yàn)中打出的一條紙帶，“0”點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s，重物的質(zhì)量為300g，打下第5個(gè)點(diǎn)時(shí)重物減小的重力勢(shì)能為________J(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字，該地重力加速度g取9.8m/s2).【答案】(1)乙(2)C(3)0.126±0.002【解析】(1)羅同學(xué)選用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，應(yīng)當(dāng)接220V溝通電源，則應(yīng)按乙圖中的方法連接電源．(2)釋放紙帶前，應(yīng)當(dāng)用手提著紙帶的一端使紙帶在豎直方向，且重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故圖C正確．(3)打下第5個(gè)點(diǎn)時(shí)重物減小的重力勢(shì)能為ΔEp＝mgh＝0.3×9.8×4.3×10-2J≈0.126J.B組·實(shí)力提升4．用如圖甲所示的裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”．(1)下列物理量須要測(cè)量的是________，通過計(jì)算得到的是________．(填寫代號(hào))A．重錘質(zhì)量B．重力加速度C．重錘下落的高度D．與下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度(2)設(shè)重錘質(zhì)量為m、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T、重力加速度為g.圖乙是試驗(yàn)得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為相鄰的連續(xù)點(diǎn)．依據(jù)測(cè)得的s1、s2、s3、s4寫出重物由B點(diǎn)到D點(diǎn)勢(shì)能削減量的表達(dá)式________________，動(dòng)能增加量的表達(dá)式________________．由于重錘下落時(shí)要克服阻力做功，所以該試驗(yàn)的動(dòng)能增加量總是________(填“大于”“等于”或“小于”)重力勢(shì)能的削減量．【答案】(1)CD(2)mg(s3－s1)eq\f(ms4(s4－2s2),8T2)小于【解析】(1)重錘的質(zhì)量可測(cè)可不測(cè)，因?yàn)閯?dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量式子中都有質(zhì)量，可以約去．須要測(cè)量的物理量是C；重錘下落的高度，通過計(jì)算得到的物理量是D；與下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度．(2)重物由B點(diǎn)到D點(diǎn)勢(shì)能削減量的表達(dá)式為ΔEp＝mg(s3－s1)，B點(diǎn)的速度vB＝eq\f(s2,2T)，D點(diǎn)的速度vD＝eq\f(s4－s2,2T)，則動(dòng)能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(ms4\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s4－2s2)),8T2)；由于重錘下落時(shí)要克服阻力做功，有內(nèi)能產(chǎn)生，依據(jù)能量守恒定律知，該試驗(yàn)的動(dòng)能增量總是小于重力勢(shì)能的減小量．5．如圖甲所示是用“落體法”驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)裝置．(g取9.80m/s2)甲(1)選出一條清楚的紙帶如圖乙所示．其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以頻率為50Hz的交變電流．用分度值為1mm的刻度尺測(cè)得OA＝12.41cm，OB＝18.90cm，OC＝27.06cm，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)．重錘的質(zhì)量為1.00kg.甲同學(xué)依據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢(shì)能比起先下落時(shí)削減了______J；此時(shí)重錘的速度vB＝______m/s.此時(shí)重錘的動(dòng)能比起先下落時(shí)增加了________J.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)乙(2)某同學(xué)利用他自己試驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，測(cè)量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，然后以h為橫軸、以eq\f(1,2)v2為縱軸作出了如圖丙所示的圖線．圖線的斜率近似等于()A．19.6 B．9.8 C．4.90圖線未過原點(diǎn)O的緣由是____________.丙【答案】(1)1.851.831.68(2)B先釋放了紙帶，后合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)【解析】(1)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減小量ΔEp＝mg·OB＝1.00×9.80×18.90×10-2J≈1.85J；打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度vB＝eq\f(OC－OA,4T)＝eq\f((27.06－12.41)×10-2,4×0.02)m/s≈1.83m/s，此時(shí)重錘的動(dòng)能增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)