物理大一輪復習題組層級快練第五單元機械能作業(yè)6

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精題組層級快練(二十六)一、選擇題1．用如圖甲所示的裝置“驗證機械能守恒定律”．(1）下列物理量需要測量的是________,通過計算得到的是________(填寫代號)．A．重錘質量B．重力加速度C．重錘下落的高度D．與下落高度對應的重錘的瞬時速度（2)設重錘質量為m、打點計時器的打點周期為T、重力加速度為g。圖乙是實驗得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為相鄰的連續(xù)點．根據(jù)測得的x1、x2、x3、x4寫出重錘由B點到D點勢能減少量的表達式________，動能增量的表達式________．由于重錘下落時要克服阻力做功，所以該實驗的動能增量總是________(選填“大于”、“等于”或“小于”）重力勢能的減少量．答案（1)CD(2）mg(x3－x1）eq\f(mx4（x4－2x2），8T2）小于解析（2)重錘由B點到D:勢能減少量ΔEp＝mg(x3－x1)動能增量ΔEk＝eq\f（1，2）m（vD2－vB2)vB＝eq\f(x2，2T)vD＝eq\f（x4－x2，2T），則ΔEk＝eq\f(mx4(x4－2x2），8T2）由于阻力作用動能增量總是小于重力勢能的減少量．2。某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律,頻閃儀每隔0。05s閃光一次，如圖所標數(shù)據(jù)為實際距離，該同學通過計算得到不同時刻的速度如下表．(當?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質量m＝0。2kg，時刻t2t3t4t5速度(m/s）4.994。483.98（1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度v5＝________m/s.（2）從t2到t5時間內，重力勢能增量ΔEp＝________J，動能減少量ΔEk＝________J.(3)在誤差允許的范圍內,若ΔEp與ΔEk近似相等，即可驗證機械能守恒定律．由上述計算得ΔEp________ΔEk(選填“>”“〈”或“＝”)，造成這種結果的主要原因是________________________________________________________________________．答案(1）3。48（2)1.241.28(3)<存在空氣阻力解析(1）v5＝eq\f(16.14＋18。66,2×0。05)×10－2m/s＝3.48m/s.（2）重力勢能的增量ΔEp＝mgΔh，代入數(shù)據(jù)可得ΔEp＝1.24J，動能減少量為ΔEk＝eq\f（1，2)mv22－eq\f(1,2）mv52，代入數(shù)據(jù)可得ΔEk＝1。28J。(3)由計算可得ΔEp〈ΔEk，主要是由于存在空氣阻力．3．某實驗小組利用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．小鋼球自由下落過程中，計時裝置測出小鋼球先后通過光電門A、B的時間分別為tA、tB，用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度．測出兩光電門間的距離為h,當?shù)氐闹亓铀俣葹間，小鋼球所受空氣阻力可忽略不計．（1）先用游標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）要驗證機械能是否守恒,只要比較________與________是否相等．(3）實驗中小鋼球通過光電門的平均速度________（選填“大于”或“小于")小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,導致動能增加量ΔEk總是稍________（選填“大于"或“小于”)重力勢能減少量ΔEp，且隨小鋼球下落起始高度的增加，誤差越來越________（選填“大”或“小”）．答案(1）0.850(2）gheq\f（1,2）eq\f(d2，tB2)－eq\f(1，2)eq\f(d2,tA2）（3）小于小于大解析（1)由圖可知，主尺刻度為8mm,游標對齊的刻度為10，故讀數(shù)為:8mm＋10×0.05mm＝8。50（2）若減小的重力勢能等于增加的動能時,可以認為機械能守恒;則有：mgh＝eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1，2）mvA2即：gh＝eq\f（1，2）eq\f（d2，tB2）－eq\f（1,2)eq\f（d2，tA2）。(3）已知經過光電門所用的時間和小球的直徑:則可以由平均速度表示經過光電門時的速度，故v＝eq\f（d，t)，即等于中間時刻的瞬時速度．而小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度，即為中點的瞬時速度，因此平均速度小于鋼球球心通過光電門時的瞬時速度;因此導致動能增加量ΔEk總是稍小于重力勢能的減少量；由于該過程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，ΔEp－ΔEk將增大．4．圖甲是驗證機械能守恒定律的實驗．小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住,輕繩另一端固定．將輕繩拉至水平后由靜止釋放．在最低點附近放置一組光電門，測出小圓柱運動到最低點的擋光時間Δt，再用游標卡尺測出小圓柱的直徑d，如圖乙所示，重力加速度為g.則（1)小圓柱的直徑d＝________cm。（2）測出懸點到圓柱重心的距離l,若等式gl＝________成立，說明小圓柱下擺過程機械能守恒．（3)若在懸點O安裝一個拉力傳感器，測出繩子上的拉力F，則要驗證小圓柱在最低點的向心力公式還需要測量的物理量是________(用文字和字母表示)，若等式F＝________成立，則可驗證向心力公式Fn＝meq\f（v2，R).答案(1）1。02(2)eq\f(1,2)(eq\f（d，Δt）)2(3)小圓柱的質量mmg＋meq\f(d2,l（Δt）2)解析(1）小圓柱的直徑d＝10mm＋2×0.1mm＝10。2mm（2)根據(jù)機械能守恒定律得mgl＝eq\f(1,2）mv2,所以只需驗證gl＝eq\f(1，2)v2＝eq\f(1,2）(eq\f(d,Δt））2，就說明小圓柱下擺過程中機械能守恒．(3）若測量出小圓柱的質量m，則在最低點由牛頓第二定律得F－mg＝meq\f(v2,l),若等式F＝mg＋meq\f(d2,l（Δt）2)成立，則可驗證向心力公式,可知需要測量小圓柱的質量m。5．（2014·廣東）某同學根據(jù)機械能守恒定律，設計實驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關系．①如圖(a)，將輕質彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應的彈簧長度，部分數(shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝________N/m。(g取9.80m/s2)砝碼質量/g50100150彈簧長度/cm8.627.636。66②取下彈簧,將其一端固定于氣墊導軌左側,如圖（b）所示，調整導軌使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小________．③用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v.釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉化為________．④重復③中的操作，得到v與x的關系如圖（c）,由圖可知，v與x成________關系．由上述實驗可得結論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的________成正比．答案①50②相等③滑塊的動能④正比壓縮量的平方解析①根據(jù)F1＝mg＝kΔx1，F(xiàn)2＝2mg＝kΔx2，有ΔF＝F1－F2＝kΔx1－kΔx2，則k＝eq\f(0.49，0.0099)N/m＝49。5N/m，同理可以求得k′＝eq\f(0。49,0。0097）N/m＝50.5N/m,則勁度系數(shù)為k＝eq\f(k＋k′,2）＝50N/m.②滑塊離開彈簧后做勻速直線運動,故滑塊通過兩個光電門時的速度相等．③在該過程中彈簧的彈性勢能轉化為滑塊的動能；④圖線是過原點的傾斜直線，所以v與x成正比；彈性勢能轉化為動能，即E彈＝eq\f（1，2）mv2，即彈性勢能與速度平方成正比，則彈性勢能與壓縮量平方成正比．6．利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律,實驗裝置如圖所示，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌，導軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊,其總質量為M，左端由跨過輕質光滑定滑輪的細繩與一質量為m的小球相連;遮光片兩條長邊與導軌垂直,導軌上B點有一光電門,可以測量遮光片經過光電門時的擋光時間t，用d表示A點到光電門B處的距離，b表示遮光片的寬度,將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度，實驗時滑塊在A處由靜止開始運動．（1)某次實驗測得傾角θ＝30°,重力加速度用g表示，滑塊從A處到達B處時m和M組成的系統(tǒng)動能增加量可表示為ΔEk＝________，系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為ΔEp＝________,在誤差允許的范圍內，若ΔEk＝ΔEp則可認為系統(tǒng)的機械能守恒;(用題中字母表示）（2)在上次實驗中，某同學改變A、B間的距離，作出的v2－d圖像如圖所示，并測得m＝M，則重力加速度g＝____________m/s2。答案（1)eq\f（（M＋m）b2，2t2)（m－eq\f（M,2))gd（2)9.6解析（1)系統(tǒng)動能增加量可表示為ΔEk＝eq\f（1，2)（M＋m)vB2＝eq\f（（M＋m）b2，2t2），系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為ΔEp＝mgd－Mgdsin30°＝(m－eq\f（M,2））gd；（2)根據(jù)機械能守恒可得(m－eq\f（M，2）)gd＝eq\f(1，2)（M＋m）v2,即g＝2eq\f（v2，d)，代入數(shù)據(jù)得g＝9.6m/s2.7．如圖所示裝置可用來驗證機械能守恒定律．擺錘A拴在長L的輕繩一端，另一端固定在O點，在A上放一個小鐵片,現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時由靜止開始釋放擺錘,當其到達最低位置時，受到豎直擋板P阻擋而停止運動，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運動．(1）為了驗證擺錘在運動中機械能守恒，必須求出擺錘在最低點的速度．為了求出這一速度，實驗中還應該測量的物理量:________________________________________________.（2）根據(jù)測得的物理量表示擺錘在最低點的速度v＝________．（3)根據(jù)已知的和測得的物理量，寫出擺錘在運動中機械能守恒的關系式為________．答案(1)鐵片遇到擋板后鐵片的水平位移x和豎直下落高度h(2)xeq\r（\f（g,2h))(3）eq\f（gx2，4h）＝gL(1－cosθ）解析（1)鐵片在最低點飛出時做平拋運動,平拋的初速度即為鐵片在最低點的速度,根據(jù)平拋運動規(guī)律可知：x＝vt，y＝eq\f(1,2)