高考物理一轮复习精选题辑课练19实验探究做功与速度变化的关系.doc
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1、1 / 15【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选题辑课练精选高考物理一轮复习精选题辑课练 1919 实验实验 探究做功与速度变化的关系探究做功与速度变化的关系验证机械能守恒定律 验证动量守恒定律 1.在“探究功与速度变化的关系”的实验中,某实验研究小组 的实验装置如图甲所示木块从 A 点由静止释放后,在一根弹簧作 用下弹出,沿足够长的木板运动到 B 点停下,记录此过程中弹簧对 木块做的功为 W1.O 点为弹簧原长时所处的位置,测得 OB 的距离为 L1.再用完全相同的 2 根,3 根,弹簧并在一起进行第 2 次,第 3 次,实验并记录 2W1,3W1,及相应的 L2,L3,
2、用 WL 图象 处理数据,回答下列问题: (1)如图乙是根据实验数据描绘的 WL 图象,图线不过原点的 原因是_ (2)由图线得木块从 A 到 O 过程中克服摩擦力做的功是 _W1. (3)WL 图象斜率的物理意义是_ 答案:(1)未计算 AO 间的摩擦力做功 (2) (3)木块所受摩擦力 解析:(1)木块从 A 到 B 根据能量守恒定律可得 WWfFfL, 所以图象不过原点的原因是在 AO 段还有摩擦力做功 (2)由图知图象两点坐标为(0.06 cm,1W1)、(0.42 cm,5W1)代 入 WWfFfL 解得木块从 A 到 O 过程中克服摩擦力做的功为 W1. (3)由 WWfFfL 知
3、图象的斜率为木块所受摩擦力 2某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做 功和物体速度变化的关系” 实验开始前,他们提出了以下几种猜想: W,Wv,Wv2.他们的实验装置如图甲所示,PQ 为一块 倾斜放置的木板,在 Q 处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通 过 Q 点时的速度),每次实验,物体从不同初始位置处由静止释放 同学们设计了以下表格来记录实验数据其中 L1、L2、L3、L4代表物体分别从不同初始位置处无初速度释放 时初始位置到速度传感器的距离,v1、v2、v3、v4表示物体每 次通过 Q 点的速度. 实验次数1234 LL1L2L3L4 vv1v2v3v4 他们根据实验数
4、据绘制了如图乙所示的 Lv 图象,并得出结论2 / 15Wv2. (1)你认为他们的做法是否合适?_. (2)你有什么好的建议?_. (3)在此实验中,木板与物体间摩擦力的大小_(填“会” 或“不会”)影响探究出的结果 答案:(1)不合适 (2)应进一步绘制 Lv2 图象 (3)不会 解析:(1)采用表格方式记录数据,合理绘制的 Lv 图象是曲 线,不能得出结论 Wv2,所以他们的做法不合适(2)为了更直观 地看出 L 和 v 的变化关系,应该绘制 Lv2 图象(3)重力和摩擦力 的总功 W 也与距离 L 成正比,因此不会影响探究的结果 3某同学安装如图甲所示的实验装置,验证机械能守恒定 律如
5、图乙所示是该实验得到的一条点迹清晰的纸带,现要取 A、B 两点来验证实验,已知电火花计时器每隔 0.02 s 打一个点 请回答下列问题: (1)电火花计时器的工作电压是_V. (2)根据纸带可以判断,实验时纸带的_(填“左”或 “右”)端和重物相连接 (3)若 x24.80 cm,则在纸带上打下计数点 B 时的速度 vB_ m/s(计算结果保留三位有效数字) (4)若 x1 数据也已测出,则实验还需测出的物理量为 _ (5)经过测量计算后,某同学画出了如图丙所示的 Ekh 图线, 则图丙中表示动能随高度变化的曲线为_(填“图线 A”或 “图线 B”) 答案:(1)220 (2)左 (3)1.2
6、0 (4)A、B 之间的距离或 hAB (5)图线 B 解析:(2)从纸带上可以发现从左到右,相邻的计数点的距离越 来越大,说明速度越来越大,纸带与重物相连接的一端先打出点, 速度较小,所以实验时纸带的左端通过夹子和重物相连接 (3)纸带随重物一起做匀加速直线运动,根据匀变速直线运动的 推论得:打出 B 点时纸带运动的瞬时速度为 vB m/s1.20 m/s. (4)若 x1 数据已测出,则可求出在纸带上打下计数点 A 时的速 度,进而可求出 A、B 两点动能的变化量,要验证机械能守恒定律, 则还要求出重力势能的变化量,所以还要测出 A、B 之间的距离 hAB. (5)因重物在下落过程中做匀加
7、速直线运动,所以高度越来越小, 速度越来越大,动能越来越大,故图丙中表示动能随高度变化的曲 线为图线 B. 4用如图甲所示的实验装置验证 m1、m2 组成的系统机械能守3 / 15恒,m2 从高处由静止开始下落,在 m1 拖着的纸带上打出一系列的 点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律图乙给 出的是实验中获取的一条纸带:0 是打下的第一个点,每相邻两计 数点间还有 4 个点未标出,计数点间的距离如图乙所示已知 m150 g,m2150 g,g 取 10 m/s2,交流电源的频率为 50 Hz, 不考虑各处摩擦力的影响,结果保留两位小数 (1)在纸带上打下计数点 5 时 m2 的速度
8、 v_m/s. (2)在打点 05 过程中系统动能的增量 Ek_J,系 统重力势能的减少量 Ep_J. (3)若某同学作出 v2h 图象如图丙所示,则该同学测得的重力 加速度 g_m/s2. 答案:(1)2.40 (2)0.58 0.60 (3)9.70 解析:(1)v m/s2.40 m/s. (2)Ek(m1m2)v20.58 J,Ep(m2m1)gh0.60 J. (3)根据 EkEp,得 gh,则 g m/s2,g9.70 m/s2. 5如图甲所示的装置叫做阿特伍德机,是英国数学家和物理学 家阿特伍德(GAtwood 17461807)创制的一种著名力学实验装置, 用来研究匀变速直线运
9、动的规律某同学对该装置加以改进后用来 验证机械能守恒定律,如图乙所示 (1)实验时,该同学进行了如下步骤: 将质量均为 M(A 含挡光片、B 含挂钩)的重物用绳连接后,跨 放在定滑轮上,处于静止状态,测量出_(填“A 的上表面” 、 “A 的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离 h. 在 B 的下端挂上质量为 m 的物块 C,让系统(重物 A、B 以及 物块 C)中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为 t. 测出挡光片的宽度 d,计算有关物理量,验证机械能守恒定 律 (2)如果系统(重物 A、B 以及物块 C)的机械能守恒,应满足的 关系式为_(已知重力加速度为 g)
10、 (3)引起该实验系统误差的原因有_(写一条即可) (4)验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物 A、B 以 及物块 C)的机械能守恒,不断增大物块 C 的质量 m,重物 B 的加速 度 a 也将不断增大,那么 a 与 m 之间有怎样的定量关系?a 随 m 增 大会趋于一个什么值?请你帮该同学解决: 写出 a 与 m 之间的关系式:_(还要用到 M 和 g); a 的值会趋于_ 答案:(1)挡光片中心 (2)mgh(2Mm)24 / 15(3)绳子有质量(或滑轮与绳子有摩擦,或重物运动受到阻力作用,回答一个即可) (4)amg 2Mm 重力加速度 g 解析:(1)将质量均为 M(A 含
11、挡光片、B 含挂钩)的重物用绳 连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态,测量出挡光片中心到光 电门中心的竖直距离 h.(2)重物 A 经过光电门的速度 v,整个系统 重力势能的减少量为 mgh,动能增加量为(2Mm)v2,则如果系统 (重物 A、B 以及物块 C)的机械能守恒,应满足的关系式为 mgh(2Mm)2.(3)引起该实验系统误差的原因有:绳子有质量;滑 轮与绳子有摩擦;重物运动受到阻力作用(4)系统所受的合外力 为 Fmg,则根据牛顿第二定律可知 F(2Mm)a,解得 a;根 据 a,当 m 逐渐变大时,a 的值会趋于 g. 6某同学用图甲所示装置来探究碰撞中的守恒量,图中 KQ 是
12、斜槽,QR 为水平槽,图乙是多次实验中某球落到位于水平地面记录 纸上得到的 10 个落点痕迹,有关该实验的一些说法不正确的有( ) A入射球和被碰球必须是弹性好的,且要求两球的质量相等, 大小相同 B入射球必须每次从轨道的同一位置由静止释放 C小球碰撞前后的速度不易测量,所以通过测小球“水平方向 的位移”间接解决 D图乙可测出碰撞后某球的水平射程为 64.7 cm(或取 64.2 cm65.2 cm 之间某值) 答案:A 解析:为防止两球碰撞后入射球反弹,入射球的质量应在于被 碰球的质量,为发生对心碰撞,两球半径应相等,故 A 项错误;为 保证小球的速度相等,入射球必须每次从轨道的同一位置由静
13、止释 放,故 B 项正确;小球离开轨道后做平抛运动,由于小球抛出点的 高度相等,它们在空中的运动时间相等,小球的水平位移与小球的 初速度成正比,小球碰撞前后的速度不易测量,所以通过测小球 “水平方向的位移”间接解决,故 C 项正确;由图示刻度尺可知, 图乙可测出碰撞后某球的水平射程为 64.7 cm(64.2 cm65.2 cm 均 正确),故 D 项正确 7气垫导轨(如图甲所示)工作时,空气从导轨表面的小孔喷出, 在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与 导轨表面直接接触,大大减小了滑块运动时的阻力为了验证动量 守恒定律,在水平气垫导轨上放置两个质量均为 a 的滑块,每个滑
14、 块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连,两个打点计时器所用5 / 15电源的频率均为 b.气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电 源,并让两滑块以不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继 续运动图乙为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分,在纸带 上以同间距的 6 个连续点为一段划分纸带,用刻度尺分别量出其长 度 s1、 s2 和 s3.若题中各物理量的单位均为国际单位,那么,碰 撞前两滑块的动量大小分别为_、_,两滑块总动量 大小为_;碰撞后两滑块的总动量大小为_重复上 述实验,多做几次若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许 的范围内相等,则动量守恒定律得到验证 答案: ab(s1s
15、3) abs2解析:打点周期 T,打 s1、s2、s3 均用时5 b碰前其中一滑块的动量 p1mv1mabs1 5碰前另一滑块的动量 p2mv2mabs3 5 故碰前总动量 pp1p2ad(s1s3) 同理碰后总动量 p2mabs2 8某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中的不变量的 实验:在小车 A 的前端粘有橡皮泥,推动小车 A 使之做匀速运 动然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体,继续做匀 速运动,他设计的具体装置如图甲所示在小车 A 后连着纸带,电 磁打点计时器电源频率为 50 Hz,长木板右端下面垫放小木片用以 平衡摩擦力 (1)若已测得打点纸带如图乙所示,并测得各计
16、数点间距(已标 在图上)A 为运动起始的第一点,则应选_段来计算 A 的碰 前速度,应选_段来计算 A 和 B 碰后的共同速度(以上两空选 填“AB” “BC” “CD”或“DE”) (2)已测得小车 A 的质量 m10.40 kg,小车 B 的质量 m20.20 kg,由以上测量结果可得碰前总动量为_ kgm/s,碰后总 动量为_ kgm/s. (3)实验结论: _ _. 答案:(1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)见解析 解析:本题考查学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力 (1)从分析纸带上打点的情况看,BC 段既表示小车做匀速运动, 又表示小车有较大速度,因此 BC 段
17、能较准确地描述小车 A 在碰撞前 的运动情况,应选用 BC 段计算 A 的碰前速度从 CD 段打点情况看,6 / 15小车的运动情况还没稳定,而在 DE 段内小车运动稳定,故应选用 DE 段计算碰后 A 和 B 的共同速度 (2)小车 A 在碰撞前速度 v0 m/s1.050 m/s 小车 A 在碰撞前动量 p0mAv00.401.050 kgm/s0.420 kgm/s 碰撞后 A、B 的共同速度 v 共 m/s0.695 m/s 碰撞后 A、B 的总动量 p(mAmB)v 共(0.200.40) 0.695 kgm/s0.417 kgm/s. (3)实验结论:在误差允许的范围内,A、B 碰
18、撞前后动量守 恒7 / 15刷题加餐练刷题加餐练1(2017北京卷)如图 1 所示,用质量为 m 的重物通过滑轮牵 引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运 动情况利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验图 1 (1)打点计时器使用的电源是_(选填选项前的字母) A直流电源 B交流电源 (2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是 _(选填选项前的字母) A把长木板右端垫高 B改变小车的质量 在不挂重物且_(选填选项前的字母)的情况下,轻推一 下小车若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其 他阻力的影响 A计时器不打点 B计时器打点 (3)接通电源,释放小
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