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1、知能演練強化闖關(guān)
1.下列關(guān)于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法中,正確的是( )
A.重物質(zhì)量的稱量不準會造成較大誤差
B.重物質(zhì)量選用得大些,有利于減小誤差
C.重物質(zhì)量選用得較小些,有利于減小誤差
D.紙帶下落和打點不同步會造成較大誤差
解析:選BD.從需要驗證的關(guān)系式ghn=看,與質(zhì)量無關(guān),A錯誤.當重物質(zhì)量大一些時,空氣阻力可以忽略,B正確,C錯誤.紙帶先下落而后打點.此時,紙帶上最初兩點的點跡間隔較正常時略大,用此紙帶進行數(shù)據(jù)處理,其結(jié)果是重物在打第一個點時就有了初動能,因此重物動能的增加量比重物重力勢能的減少量大,D正確.
2.關(guān)于“驗證機械能守恒定
2、律”的實驗中,以下說法正確的是( )
A.實驗中摩擦是不可避免的,因此紙帶越短越好,因為紙帶越短,克服摩擦力做的功就越小,誤差就越小
B.稱出重錘的質(zhì)量,是不可缺少的步驟
C.紙帶上第1、2兩點間距若不接近2 mm,無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù),實驗誤差一定較大
D.處理打完點的紙帶時,可以直接利用打點計時器打出的實際點跡,而不必采用“計數(shù)點”的方法
解析:選D.A選項中,沒有考慮紙帶過短,長度測量的相對誤差增大,故A錯誤;由mv2=mgh知,只需驗證v2=gh即可,不必測重錘質(zhì)量,故B錯;對C項中的紙帶,可選點跡清晰的距離合適的任兩點(M、N),通過計算ΔEk=mv-mv與mghMN比較
3、,實驗誤差不一定大,故C錯;由于自由落體加速度較大,因此除去第1、2兩點距離可能很小,其他相鄰兩點間的距離均大于或遠大于2 mm,用毫米刻度尺測量完全可以,不必采用“計數(shù)點”法,故D正確.
3.(2020·高考四川卷)有4條用打點計時器(所用交流電頻率為50 Hz)打出的紙帶A、B、C、D,其中一條是做“驗證機械能守恒定律”實驗時打出的.為找出該紙帶,某同學在每條紙帶上取了點跡清晰的、連續(xù)的4個點,用刻度尺測出相鄰兩個點間距離依次為s1、s2、s3.請你根據(jù)下列s1、s2、s3的測量結(jié)果確定該紙帶為(已知當?shù)氐闹亓铀俣葹?9.791 m/s2)( )
A.61.0 mm 65.8 mm
4、 70.7 mm
B.41.2 mm 45.1 mm 53.0 mm
C.49.6 mm 53.5 mm 57.3 mm
D.60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm
解析:選C.驗證機械能守恒采用重錘的自由落體運動實現(xiàn),所以相鄰的0.02 s內(nèi)的位移增加量為Δs=gT2=9.791×0.02 2≈3.9 (mm),只有C符合要求,故選C.
4.(2020·高考安徽卷)利用圖5-6-6所示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時,需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學利用實驗得到的紙帶,設(shè)計了以下四種測量方案:
圖5-6-6
a.用刻度尺測出
5、物體下落的高度h,并測出下落時間t通過v=gt計算出瞬時速度v.
b.用刻度尺測出物體下落的高度h,并通過v=計算出瞬時速度v.
c.根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度,等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,測算出瞬時速度v,并通過h=計算出高度h.
d.用刻度尺測出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度,等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,測算出瞬時速度v.
以上方案中只有一種正確,正確的是________.(填入相應的字母)
解析:在驗證機械能守恒定律的實驗中不能將物體下落的加速度看做g,只能把它當做未知的定值,所以正確方案只有d項.
答案:d
5.
6、(2020·高考課標全國卷)圖5-6-7為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖.現(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平.回答下列問題:
圖5-6-7
(1)為完成此實驗,除了所給的器材,還需要的器材有________.(填入正確選項前的字母)
A.米尺
B.秒表
C.0~12 V的直流電源
D.0~12 V的交流電源
(2)實驗中誤差產(chǎn)生的原因有________________________________________________________________________
__________________________
7、______________________________________________.(寫出兩個原因)
解析:(1)打點計時器需要交流電源,測量高度h和紙帶上計數(shù)點之間的距離需要米尺.所以選A、D.
(2)此實驗主要誤差來源有兩方面:①摩擦阻力;②測量誤差.
答案:(1)AD
(2)紙帶和打點計時器之間有摩擦;用米尺測量紙帶上點的位置時讀數(shù)有誤差.
6.(2020·佛山質(zhì)檢)(1)在“驗證機械能守恒定律”實驗中,打出的紙帶如圖5-6-8所示.設(shè)重錘質(zhì)量為m、交流電周期為T,則打點4時重錘的動能可以表示為__________.
圖5-6-8
(2)為了求起點0到點4重錘
8、的重力勢能變化量,需要知道重力加速度g的值,這個g值應該是__________(填選項的序號即可).
A.取當?shù)氐膶嶋Hg值
B.根據(jù)打出的紙帶,用Δs=gT2求出
C.近似取10 m/s2即可
D.以上說法均錯誤
解析:(1)打點4的速度v4=,因此動能Ek=mv=m2.(2)在“驗證機械能守恒定律”實驗中要求起點0到點4重錘的重力勢能變化量,不能用機械能守恒來計算g值,應取當?shù)氐膶嶋Hg值.
答案:(1)m2或m2 (2)A
7.(2020·珠海模擬)在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中,使質(zhì)量為m=1.00 kg的重物自由下落,打點計時器在紙帶上打出一系列的點,選取一條符合
9、實驗要求的紙帶如圖5-6-9所示.O為第一個點,A、B、C為從合適位置開始選取連續(xù)點中的三個點.已知打點計時器每隔0.02 s打一個點,當?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.80 m/s2,那么:
圖5-6-9
(1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù),應取圖中O點到__________點來驗證機械能守恒定律;
(2)從O點到(1)問中所取的點,重物重力勢能的減少量ΔEp=__________ J,動能增加量ΔEk=__________J(結(jié)果取三位有效數(shù)字);
(3)若測出紙帶上所有各點到O點之間的距離,根據(jù)紙帶算出各點的速度v及物體下落的高度h,則以為縱軸,以h為橫軸畫出的圖象是下圖中的_________
10、_.
圖5-6-10
解析:(1)由圖中所給數(shù)據(jù),只能計算出B點的瞬時速度,故選OB做研究.
(2)vB==×10-2m/s=1.92 m/s
ΔEk=mv=×1.00×1.922 J=1.84 J
ΔEp=mg =1.00×9.80×19.20×10-2J=1.88 J.
(3)由mgh=mv2得:∝h,故A對.
答案:(1)B (2)1.88 1.84 (3)A
8.(2020·徐州調(diào)研)用如圖5-6-11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.如圖5-6-12
11、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(圖中未標出),計數(shù)點間的距離如圖所示.已知m1=50 g、m2=150 g,則(g取10 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
圖5-6-11
圖5-6-12
(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟:
A.按照圖5-6-11所示的裝置安裝器件;
B.將打點計時器接到直流電源上;
C.先釋放m2,再接通電源打出一條紙帶;
D.測量紙帶上某些點間的距離;
E.根據(jù)測量的結(jié)果,分別計算系統(tǒng)減少的重力勢能和增加的動能
其中操作不當?shù)牟襟E是__________(填選項對應的字母).
(2)在紙帶上打下計數(shù)
12、點5時的速度v=__________m/s;
(3)在打點0~5過程中系統(tǒng)動能的增量ΔEk=__________J,系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp=____________J,由此得出的結(jié)論是__________;
(4)若某同學作出v2-h(huán)圖象如圖5-6-13所示,寫出計算當?shù)刂亓铀俣萭的表達式____________,并計算出當?shù)氐膶嶋H重力加速度g= __________m/s2.
圖5-6-13
解析:(1)應將打點計時器接到交流電源上,B錯誤;應先接通電源,再釋放m2,C錯誤.
(2)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v=×10-2m/s=2.4 m/s.
(3)ΔEk=(m1+m2)v2=0.58 J,系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp=(m2-m1)gh=0.60 J,因此可得出在誤差允許的范圍內(nèi),m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒.
(4)因(m1+m2)v2=(m2-m1)gh整理得:g=v2,整理也可得到v2=h,所以v2-h(huán)圖象的斜率表示=g,即= m/s2,g=9.7 m/s2.
答案:(1)BC (2)2.4 (3)0.58 0.60 在誤差允許的范圍內(nèi),m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒 (4)g=v2 9.7