2014届高考物理一轮双基练5-5探究动能定理验证机械能守恒定律

双基限时练A级双基达标1．在探究恒力做功与动能改变的关系的实验中，小车会受到阻力，可以使木板稍微倾斜作为补偿，则下面操作正确的是()A．放开小车，能够自由下滑即可B．放开小车，能够匀速下滑即可C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可解析为了得到恒力做功与动能改变的关系，根据控制变量法，必须尽量避免其他力做功，或使其他力(包括纸带对小车的阻力)做的总功为零，所以D项正确．答案D2.练图5－5－1某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05s闪光一次，练图5－5－1中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8m/s2，小球质量m＝0.2kg，结果保留三位有效数字)：时刻t2t3t4t5速度(m/s)5.595.084.58(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________m/s.(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝________J，动能减少量ΔEk＝________J.(3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔEp______ΔEk(选填“”“”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是________________．解析(1)由v5＝21.66＋19.14×10－20.05×2m/s＝4.08m/s.(2)从t2到t5时间内，ΔEp＝mgΔh＝0.2×9.8×(26.68＋24.16＋21.66)×10－2J＝1.42J，ΔEk＝12m(v22－v25)＝12×0.2×(5.592－4.082)J＝1.46J.(3)由于空气阻力的存在，故ΔEpΔEk.答案(1)4.08(2)1.421.46(3)存在空气阻力3.练图5－5－2(2013·云南冲刺考试)频闪仪在物理教学中的运用，为一些实验带来了方便．在暗室中用练图5－5－2所示装置做“测定重力加速度”的实验．实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪．具体实验步骤如下：①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴的落下．②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴．③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度．④采集到的相关数据如练图5－5－3所示．练图5－5－3(1)实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率为30Hz，根据数据测得当地重力加速度g＝________m/s2；第8个水滴此时的速度v8＝________m/s(结果都保留三位有效数字)．(2)若位置1为水滴的下落点，水滴的质量为m，则位置8时的重力势能减少量________动能增加量(选填“大于”、“等于”，“小于”，当地重力加速度g＝9.80m/s2)答案(1)9.72m/s22.27m/s(2)大于4．(2013·福建省莆田一中月考)某探究学习小组的同学欲以练图5－5－4装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：练图5－5－4(1)你认为还需要的实验器材有________、________.(两个)(2)实验时为了保证滑块(质量为M)受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是________，实验时首先要做的步骤是________．(3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1v2)．则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为________________________(用题中的字母表示)．(4)要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，如果实验时所用滑块质量为M，沙及沙桶总质量为m，让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1v2)．则最终需验证的数学表达式为________________________(用题中的字母表示)．答案(1)天平刻度尺(2)m≪M平衡摩擦力(3)mgL＝12M(v22－v21)(4)mgL＝12(m＋M)(v22－v21)B级能力提升1．有4条用打点计时器(所用交流电频率为50Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“利用自由落体运动验证机械能守恒定律”实验时打出的．为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3.请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为()(已知当地的重力加速度为9.791m/s2)A．61.0mm65.8mm70.7mmB．41.2mm45.1mm53.0mmC．49.6mm53.5mm57.3mmD．60.5mm61.0mm60.6mm解析验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02s内的位移增加量为Δs＝gT2＝9.791×0.022m≈3.9mm，答案为C.答案C2．(2013·吉林省长春市十一中考试)如练图5－5－5是验证机械能守恒定律的实验．小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定．将轻绳拉至水平后由静止释放．在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间Δt，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，如练图5－5－5所示，重力加速度为g.则：练图5－5－5(1)小圆柱的直径d＝________cm.(2)测出悬点到圆柱重心的距离l，若等式gl＝________成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒．(3)若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力F，则验证小圆柱做圆周运动在最低点向心力的公式还需要测量的物理量是________(用文字和字母表示)，若等式F＝________成立，则可验证小圆柱做圆周运动在最低点向心力的公式．答案(1)1.02(2)d22Δt2(3)小圆柱的质量mmd2lΔt2＋mg3.练图5－5－6如练图5－5－6所示，两个质量分别为m1和m2的物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端(m1m2)，1、2是两个光电门．用此装置验证机械能守恒定律．(1)实验中除了记录物块B通过两光电门时的速度v1、v2外，还需要测量的物理量是____________________．(2)用已知量和测量量写出验证机械能守恒的表达式________________________________．解析A、B运动过程中，若系统的机械能守恒，则有m1gh－m2gh＝12(m1＋m2)(v22－v21)，所以除了记录物体B通过两光电门时的速度v1、v2外，还需要测的物理量有：m1和m2，两光电门之间的距离h.答案(1)A、B两物块的质量m1和m2，两光电门之间的距离h(2)(m1－m2)gh＝12(m1＋m2)(v22－v21)4．(1)关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤：A．用天平称出重物和夹子的质量B．将重物系在夹子上C．将纸带穿过打点计时器，上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，再把纸带向上拉，让夹子静止靠近打点计时器处D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6V(电源暂不接通)E．把打点计时器用铁夹固定在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上F．在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据G．用秒表测出重物下落时间H．接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带I．切断电源J．更换纸带，重新进行两次实验K．在三条纸带中，选出较好的一条L．进行计算，得出结论，完成实验报告M．拆下导线，整理器材对于本实验以上步骤中，不必要的有________；正确步骤的合理顺序是________(填写代表字母)．(2)某同学利用如练图5－5－7所示的装置探究弹簧的弹性势能与弹簧形变量的关系．在水平桌面上贴有标尺，左端有一固定挡板，弹簧水平放置在桌面上，左端固定在挡板上，用一物块从弹簧的原长处挤压弹簧，然后释放物块．通过测量不同情况下弹簧的压缩量x和相应的物块从开始运动到停止的位移L，就可以寻找到弹簧的弹性势能与形变量间的关系．练图5－5－7①假设物块与桌面间的动摩擦因数为μ，物块的质量为m，写出弹簧弹性势能与上述有关物理量的表达式Ep＝________.②实验中是否需要测量物块的质量和物块与桌面间的动摩擦因数________(填“是”或“否”)．以L为纵坐标，以x2为横坐标，作出L－x2关系的图线，若图线是一条过原点的直线，你得到的实验结论是________________．解析(1)根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、G；正确步骤的合理顺序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M.答案(1)A、GEDBCHIJKFLM(2)①μmgL②否弹簧的弹性势能与形变量的二次方成正比