2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.5.2實驗二 驗證機械能守恒定律知能檢測

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.5.2實驗二 驗證機械能守恒定律知能檢測 知識點 題號 實驗原理和操作 1、2 數(shù)據(jù)處理及誤差分析 3、4、5 實驗創(chuàng)新設(shè)計 6、7 答案：(1)甲　(2)①打點計時器接了直流電源?、谥匚镫x打點計時器太遠(yuǎn)　(3)4.8 m/s2　乙 3．某同學(xué)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0.05 s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實際距離，該同學(xué)通過計算得到不同時刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?0 m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2 kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 時刻 t2 t3 t4 t5 速度/(m/s) 5.59

2、5.08 4.58 (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(nèi)，重力勢能增加量ΔEp＝____________ J，動能減少量ΔEk＝________ J. (3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗證了機械能守恒定律．由上述計算得ΔEp______________ΔEk(選填“>”“<”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是________________________________________________________________________ __________________

3、______________________________________________________. 解析：(1)v5＝ cm/s ＝408 cm/s＝4.08 m/s. (2)由題給條件知： h25＝(26.68＋24.16＋21.66) cm＝72.5 cm ＝0.725 m. ΔEp＝mgh25＝0.2×10×0.725 J＝1.45 J ΔEk＝mv－mv ＝×0.2×(5.592－4.082) J＝1.46 J (3)由(2)中知ΔEp<ΔEk，因為存在空氣摩擦等原因，導(dǎo)致重力勢能的增加量小于動能的減少量． 答案：(1)4.08　(2)1.45　1.46

4、　(3)<　原因見解析 4．利用圖1實驗裝置探究重物下落過程中動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化問題． (1)實驗操作步驟如下，請將步驟B補充完整： A．按實驗要求安裝好實驗裝置： B．使重物靠近打點計時器，接著先________，后________，打點計時器在紙帶上打下一系列的點； C．圖2為一條符合實驗要求的紙帶，O點為打點計時器打下的第一點，分別測出若干連續(xù)點A、B、C……與O點之間的距離h1、h2、h3……. (2)已知打點計時器的打點周期為T，重物質(zhì)量為m，重力加速度為g，結(jié)合實驗中所測得的h1、h2、h3，可得重物下落到B點時的速度大小為________，紙帶從O點下落到B

5、點的過程中，重物增加的動能為________，減少的重力勢能為________． (3)取打下O點時重物的重力勢能為零，計算出該重物下落不同高度h時所對應(yīng)的動能Ek和重力勢能Ep，建立坐標(biāo)系，橫軸表示h，縱軸表示Ek和Ep，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖3中繪出圖線Ⅰ和圖線Ⅱ.已求得圖線Ⅰ斜率的絕對值k1＝2.94 J/m，請計算圖線Ⅱ的斜率k2＝________ J/m(保留3位有效數(shù)字)．重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為______(用k1和k2表示)． (4)通過對k1和k2的比較分析 ，可得到的結(jié)論是(只要求寫出一條)：_________________________

6、_______________________________________________. 解析：對圖線Ⅰ：Ep＝－mgh，即k1＝mg，對圖線Ⅱ：Ek＝(mg－Ff)h，即k2＝mg－Ff，所以Ff＝k1－k2，＝＝. 答案：(1)接通電源　放開紙帶　(2)　　mgh2　(3)2.80(2.73～2.87之間均可)　(k1用mg表示也可)　(4)k2小于k1，動能的增量小于重力勢能的減少量(其他結(jié)論合理的也可) 5．用如圖1所示的實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．如

7、圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點間的距離如圖所示．已知m1＝50 g，m2＝150 g，則(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) (1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v＝________m/s； (2) 在打下第“0”到打下第“5”點的過程中系統(tǒng)動能的增量ΔEk＝________ J，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝________J；(取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝10 m/s2) (3)若某同學(xué)作出v2　-　h圖象如圖3所示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________ m/s2. 解析：(1)v＝ m/s＝2.4 m/s (2)ΔE

8、k＝(m1＋m2)v2－0＝0.58 J ΔEp＝m2gh－m1gh＝0.60 J (3)由(m2－m1)gh＝(m1＋m2)v2知 ＝ 即圖象的斜率k＝＝ 解得g＝9.7 m/s2 答案：(1)2.4　(2)0.58　0.60　(3)9.7 6．在利用重物自由下落驗證機械能守恒定律的實驗中 (1)某同學(xué)在實驗中得到的紙帶如圖所示，其中A、B、C、D是打下的相鄰的四個點，它們到運動起始點O的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80 m/s2，打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，重物的質(zhì)量為1.00

9、kg.請根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算重物由O點運動到C點的過程中，重力勢能的減少量為________J，動能的增加量為______________J．(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) (2)甲、乙、丙三名同學(xué)通過實驗各得到一條紙帶，它們前兩個點間的距離分別是1.0 mm、1.9 mm、4.0 mm.那么操作上一定存在錯誤的同學(xué)是________，造成錯誤的原因是________． 解析：(1)ΔEp＝mg·OC＝7.62 J，vC＝＝3.89 m/s， EkC＝mv＝7.57 J. (2)丙得到的距離為4.00 mm，而自由落體運動中在前0.02 s內(nèi)下落的距離h＝gt2＝2 mm，故其錯誤，說明打第一

10、個點時紙帶有初速度．但當(dāng)摩擦力較大時，相距1 mm還是可能的 答案：(1)7.62　7.57　(2)丙　先釋放重物，后接通電源 7．某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械守恒定律．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處靜止釋放，鋼球的落點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)實驗測量得到一組數(shù)據(jù)，如表所示： h/×10－1 m 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 s2/×10－1 m2 2.62 3.89 5.20 6.53 7

11、.78 請在坐標(biāo)紙上作出s2-h關(guān)系圖． (3)對比實驗結(jié)果與理論計算得到的s2-h關(guān)系圖線(圖乙中已畫出)，自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率________(選填“小于”或“大于”)理論值． (4)從s2-h關(guān)系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率與理論值偏差十分顯著，你認(rèn)為造成上述偏差的可能原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：(1)由機械能守恒有： mgh＝mv2 由平拋運動規(guī)律s＝vt、H＝gt2得：s2＝4Hh. (2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描出s2-h關(guān)系如圖所示． (3)由圖看出在相同h下，水平位移s值比理論值要小，由s＝vt＝v，說明水平拋出的速率比理論值?。? (4)水平拋出的速率偏小，說明有機械能損失，可能因為摩擦或在下落過程中鋼球發(fā)生轉(zhuǎn)動． 答案：(1) 4Hh　(2)圖見解析　(3)小于　(4)摩擦或轉(zhuǎn)動(回答一個即可)