北京市高考物理训练 探究动能定理 验证机械能守恒定律(无答案)

课时作业(二十) 探究动能定理 验证机械能守恒定律

1．在用下图所示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是( )

第1题图

A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值

C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度

2．用自由落体验证机械能守恒的实验中，对实验结果影响最大的因素是( ) A．纸带克服摩擦力做了功 B．纸带下落的时间太短

C．纸带下落的高度hn测量不太准确 D．打点周期极不稳定

3．某实验采用如图a所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50 Hz.

a

(1)实验的部分步骤如下：

①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码； ②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，________；

③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．

(2)如图b是钩码质量为0.03kg、砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v，请将点的测量结果填在表中的相应位置． ．．C．．．．．．．．．．1．．．．．．．．

b

(3)在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，________做正功，________做负功．

(4)实验小组根据实验数据绘出了下图c中的图线(其中Δv＝v－veq \\o\\al(,0))，根据图线可获得的结论是______________________．要验证：“动能定理”，还需测量的物理量是摩擦力和________．

表一 纸带的结果

－1

测量点,s/cm,v/(m·s)O,0.00,0.35 A,1.51,0.40 B,3.20,0.45 C,____,____ D,7.15,0.54

222

E,9.41,0.60c 第3题图 4．(09年山东模拟)某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：

第4题图

①摆好实验装置如图所示．

②将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．

③在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上．

④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带．

(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条．经测量、计算，得到如下数据： ①第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.

②打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出： 拉力对小车做的功为________ J，小车动能的增量为________ J.

(2)此次实验探究结果，他没能看到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是：

. 5．(10年上海模拟)在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材：

A．打点计时器；B.天平；C.秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、砝码盘；H.薄木板．

(1)其中多余的器材是________，缺少的器材是________________．

(2)测量时间的工具是________________；测量质量的工具是________________．

(3)如图所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带．测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T.请分析，利用这些数据能否验证动能定理？若不能，请说明理由；若能，用题目中的有关物理量写出验证动能定理的表达式．____________________

第5题图

6．(11年广东调研)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某同学采用如图a所示的装置的实验方案，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中应该采取的两项必要措施是：

a

(1) ； (2) .

(3)以下是实验过程中的一小步骤，正确的是________： A．先通电源，再放纸带 B．先放纸带，再通电源

(4)如图b所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T.距离如图b.则打C点时小车的速度表达式为(用题中所给物理量表示)____________；

b

第6题图

7．(11年山东调研)在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如下．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位cm)．

2

该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g＝9.80m/s，则该段重锤重力势能的减少量为________J，而动能的增加量为________J，(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示)．这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量________动能的增加量，原因是________________________．

第7题图

8．某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，不慎将一条选择好的纸带的前面部分损坏了，他测出剩下的一段纸带上各点间的距离： s12＝2.80，s23＝3.18，s34＝3.56，s45＝3.94，

2

s56＝4.30(单位： cm)．已知打点计时器的周期为0.02 s，重力加速度为g取9.8 m/s.

第8题图

(1)利用纸带计算重锤(质量为m)通过对应于2、5两点过程中重力势能的减小量ΔEp＝________ J，动能的增加量ΔEk＝________ J．(结果保留三位有效数字)

(2)说明重锤重力势能的减小量ΔEp和重锤动能的增加量ΔEk不相等的原因．____________.

9．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为U，频率为f的交流电源上，从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图所示，选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则：

(1)从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为ΔEp＝________，重锤动能的增加量为ΔEk＝________；

(2)根据题中提供的条件，还可利用重锤下落求出当地的重力加速度g＝________________，经过计算可知，测量值比当地重力加速度的真实值要小，其主要原因是： .

第9题图

10．(11年广东模拟)在研究弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系的实验中，弹簧长度的改变量可以利用刻度尺直接测量得到，而弹性势能的大小只能通过物理原理来间接测量．现有两组同学分别按图甲(让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面)和图乙(让滑块向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使滑块在气垫导轨上向右运动，通过相应的测量仪器可以测出滑块脱离弹簧后的速度)两组不同的测量方案进行测量．请写出图甲方案中弹性势能与小球质量及图中各量之间的关系Ep＝__________；图乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外还要直接测量的量为__________；两种方案的共同点都是将弹性势能的测量转化为对__________能的测量．

甲 乙