實(shí)驗(yàn)六知能優(yōu)化演練

1、1. (2010高考安徽理綜卷)圖558利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時, 需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶, 設(shè)計(jì)了以下四種測量方案. A. 用刻度尺測出物體下落的高度h, 并測出下落時間t, 通過vgt計(jì)算出瞬時速度vB. 用刻度尺測出物體下落的高度h, 并通過veq r(2gh)計(jì)算出瞬時速度C. 根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度, 等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度, 測算出瞬時速度, 并通過heq f(v2,2g)計(jì)算出高度D. 用刻度尺測出物體下落的高度h, 根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度等于這

2、點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度, 測算出瞬時速度v以上方案中只有一種正確, 正確的是_. (填入相應(yīng)的字母)解析: 選D.選項(xiàng)A、B、C中利用機(jī)械能守恒計(jì)算速度或高度的方法是不妥當(dāng)?shù)? 2. (2012寧波模擬)某同學(xué)在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時, 進(jìn)行了以下步驟: a. 把電磁打點(diǎn)計(jì)時器固定在鐵架臺上, 用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時器接在低壓交流電源上; b. 將連有重物的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔, 提穩(wěn)紙帶并將重物靠近打點(diǎn)計(jì)時器; c. 釋放紙帶, 然后接通電源開關(guān), 打出一條紙帶; d. 更換紙帶, 重復(fù)b、c步驟, 選出點(diǎn)跡清晰符合要求的紙帶; e. 用公式veq r(2gh)求出速度, 驗(yàn)證機(jī)械

3、能是否守恒. 以上的操作中, 你認(rèn)為存在錯誤的步驟是_(只填步驟前序號). 解析: 應(yīng)當(dāng)先接通電源開關(guān), 再釋放紙帶, 步驟c錯誤; 速度應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)測定, 而不能用公式veq r(2gh)求出, 原因是若利用公式, 則說明物體下落的加速度等于重力加速度, 則機(jī)械能一定守恒, 失去了驗(yàn)證的意義, 所以步驟e錯誤. 答案: ce圖5593. (2010高考課標(biāo)全國卷)圖559為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖. 現(xiàn)有的器材為: 帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平. 回答下列問題: (1)為完成此實(shí)驗(yàn), 除了所給的器材, 還需要的器材有_. (填入正確選項(xiàng)前的字母)A. 米尺

4、B. 秒表C. 012 V的直流電源D. 012 V的交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_. (寫出兩個原因)解析: (1)打點(diǎn)計(jì)時器使用的電源為交流電源, 故應(yīng)選取012 V的交流電源, C錯誤, D正確; 利用米尺測量紙帶上各點(diǎn)間的距離, A正確. 本實(shí)驗(yàn)中利用打點(diǎn)計(jì)時器作為計(jì)時工具, 所以不需要秒表, B錯誤. (2)實(shí)驗(yàn)誤差的來源主要是紙帶在下滑的過程中需要克服摩擦力做功, 以及用米尺測量數(shù)據(jù)時讀數(shù)有誤差. 答案: (1)AD(2)紙帶和打點(diǎn)計(jì)時器之間有摩擦; 用米尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時讀數(shù)有誤差4. “驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖5510所示的甲方案或乙方案來進(jìn)行. 圖5

5、510(1)比較這兩種方案, _(選填“甲”或“乙”)方案好些, 理由是_. (2)如圖5511是該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶, 測得每兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示, 已知每兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T0.1 s, 物體運(yùn)動的加速度a_; 該紙帶是采用_(選填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的. 簡要寫出判斷依據(jù)_. 圖5511(3)如圖5512是采用甲方案得到的一條紙帶, 在計(jì)算圖中N點(diǎn)速度時, 幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進(jìn)行, 其中正確的是()圖5512A. vNgnTB. vNeq f(snsn1,2T)C. vNeq f(dn1dn1,2T) D. vNg(n1)T解析: (1)機(jī)械能守恒的前提是

6、只有重力做功, 實(shí)際操作的方案中應(yīng)該使摩擦力越小越好, 所以甲方案好. (2)處理紙帶數(shù)據(jù)時, 為了減小誤差一般采用逐差法, 即aeq f(DEABEFBC,6T2), 代入數(shù)值, 解得a4.8 m/s2(4.7 m/s24.9 m/s2均可). 該紙帶是采用乙實(shí)驗(yàn)方案得到的, 這是因?yàn)槲矬w運(yùn)動的加速度比重力加速度小很多. (3)本實(shí)驗(yàn)中速度不可用vgt或veq r(2gh)計(jì)算, 所以A、D錯, B、C項(xiàng)正確. 答案: (1)甲甲方案中摩擦力較小(2)4.8 m/s2乙物體運(yùn)動的加速度a4.8 m/s2g(3)BC5. 在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中, 已知電磁打點(diǎn)計(jì)時器所用的電源的頻率為

7、50 Hz, 查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2, 測得所用的重物質(zhì)量為1.00 kg.實(shí)驗(yàn)中得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶(如圖5513所示), 把第一個點(diǎn)記為O, 另選連續(xù)的四個點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn), 經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.圖5513(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù), 可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn), 重力勢能的減少量等于_J, 動能的增加量等于_J(取三位有效數(shù)字). (2)根據(jù)以上數(shù)據(jù), 可知重物下落時的實(shí)際加速度a_m/s2, a_g(填“大于”或“小于”), 原因是_.解析: (1)由題意知重物由O

8、點(diǎn)運(yùn)動至C點(diǎn), 下落的高度為hC77.76 cm0.7776 m, m1.00 kg, g9.80 m/s2, 所以重力勢能的減少量為EpmghC1.009.800.7776 J7.62 J.重物經(jīng)過C點(diǎn)的即時速度vC可由下式求出vCeq f(BD,2T)eq f(ODOB,2T)又因?yàn)門0.02 s、OD85.73 cm0.8573 m、OB70.18 cm0.7018 m所以vCeq f(0.85730.7018,20.02) m/s3.89 m/s故重物動能的增加量Ek為Ekeq f(1,2)mveq oal(2,C)eq f(1,2)1.00(3.89)2 J7.57 J.(2)根據(jù)C

9、DAB2aT2, CDODOC, ABOBOA, 代入數(shù)據(jù)得a9.75 m/s2g.實(shí)驗(yàn)中重錘受空氣阻力, 紙帶受限位孔或打點(diǎn)計(jì)時器振針的阻力作用, 導(dǎo)致ag.答案: (1)7.627.57(2)9.75小于重錘受空氣阻力, 紙帶受限位孔或打點(diǎn)計(jì)時器振針的阻力6. 某同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分損壞了, 測出剩下的一段紙帶上的各個點(diǎn)間的距離如圖5514所示. 已知打點(diǎn)計(jì)時器的工作頻率是50 Hz, 重力加速度g9.8 m/s2.圖5514(1)利用這段紙帶說明重錘通過2、5兩點(diǎn)時機(jī)械能守恒. (2)分析說明為什么得到的結(jié)果是重力勢能減少量Ep稍大于重錘動

10、能的增加量Ek.解析: (1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動某一時間的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度, 可分別求得紙帶上2、5兩點(diǎn)的速度如下: v2eq f(2.83.2102,20.02)m/s1.50 m/s, v5eq f(4.04.3102,20.02)m/s2.08 m/s2、5兩點(diǎn)間的距離: h25(3.23.64.0)102 m1.08101 m所以Ekeq f(1,2)mveq oal(2,5)eq f(1,2)mveq oal(2,2)1.04m(J), Ep1.06m(J)比較可得Ep和Ek近似相等, 即重錘減少的重力勢能近似等于重錘增加的動能, 可以認(rèn)為機(jī)械能守恒定律成立.

11、(2)重錘下落的過程中要克服摩擦阻力做功, 從而損耗一部分機(jī)械能, 即Ep稍大于Ek.答案: 見解析7. (2012蕪湖模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖5515所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒. 圖5515(1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平, 利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平？_(2)如圖5516所示, 用游標(biāo)卡測得遮光條的寬度d_cm; 實(shí)驗(yàn)時將滑塊從圖所示位置由靜止釋放, 由數(shù)字計(jì)時器讀出遮光條通過光電門的時間t1.2102 s, 則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為_m/s.在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有: 鉤碼的質(zhì)量m、_和_(文字說明并用相應(yīng)的字母表示). 圖5516(

12、3)本實(shí)驗(yàn)通過比較_和_在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等(用測量的物理量符號表示), 從而驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒. 解析: (1)接通氣源, 將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上(不掛鉤碼), 若滑塊基本保持靜止, 則說明導(dǎo)軌是水平的(或取下鉤碼, 輕推滑塊, 滑塊基本能做勻速直線運(yùn)動). (2)0.52; veq f(d,t)eq f(0.52102,1.2102)m/s0.43 m/s; 滑塊質(zhì)量M, 滑塊移動的位移s.(3)鉤碼的重力勢能的減小量mgs, 鉤碼和滑塊的動能增加量之和eq f(1,2)(mM)eq blc(rc)(avs4alco1(f(d,t)2.答案: 見解析8. (創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究)圖55

13、17某同學(xué)利用如圖5517所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律. 弧形軌道末端水平, 離地面的高度為H.將鋼球從軌道的不同高度h處由靜止釋放, 鋼球的落點(diǎn)距軌道末端的水平距離為s.(1)若軌道完全光滑, s2與h的理論關(guān)系應(yīng)滿足s2_(用H、h表示). (2)該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測量得到一組數(shù)據(jù), 如下表所示: h(101m)2.003.004.005.006.00s2(101m2)2.623.895.206.537.78請?jiān)趫D5518所示的坐標(biāo)紙上作出s2h關(guān)系圖. 圖5518(3)對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的s2h關(guān)系圖線(圖中已畫出), 自同一高度靜止釋放的鋼球, 水平拋出的速率_(填“小于”或“大于”)理論值. (4)從s2h關(guān)系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著, 你認(rèn)為造成上述偏差的可能原因是_. 解析: (1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律, 可得離開軌道時速度為veq r(2gh), 由平拋運(yùn)動知識可求得時間為t eq r(f(2H,g), 可得svteq r(4Hh), 從而s24Hh.(2)依次描點(diǎn), 連線, 如圖所示. 注意不要畫成折線. (3)從圖