1、高考资源网（） 您身边的高考专家课时训练3探究做功与物体速度变化的关系和验证机械能守恒定律基础巩固1.“探究做功与物体速度变化的关系”的实验装置如图所示,用该装置做实验时,(1)下列步骤中,不可缺少的操作是(填字母)。A.测出小车的质量B.测出橡皮筋的伸长量C.用量角器测出长木板的倾角D.改变橡皮筋条数后将小车从同一位置释放(2)实验中,要求通过调整木板的倾角来平衡摩擦阻力,判断摩擦阻力已被平衡的方法是(填字母)。A.不连接纸带时释放小车,小车能够下滑B.不连接纸带时轻推小车,小车能够匀速下滑C.释放小车后,拖着纸带的小车能够下滑D.轻推一下小车,拖着纸带的小车能够匀速下滑答案:(1)D(2)
2、D2.(2019东阳中学期中)在“探究功与物体速度变化的关系”实验时,小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出,沿木板滑行,实验装置如图1所示。(1)关于实验中的操作或分析,下列叙述正确的是。A.实验中所选用橡皮筋的规格要一致B.实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C.小车在橡皮筋的作用下保持无初速度弹出D.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值(2)实验中,甲、乙两位同学的实验操作均正确。甲同学根据实验数据作出了W-v图象,如图2甲,并由此图线得出“功与速度的平方一定成正比”的结论。乙同学根据实验数据作出了W-v2图象,如图2乙,并由此也得出“功与速度的平方一定成正比”的结论。关于甲、乙两
3、位同学的分析,你的评价是。A.甲的分析不正确,乙的分析正确B.甲的分析正确,乙的分析不正确C.甲和乙的分析都正确D.甲和乙的分析都不正确解析:(1)实验中直接去测量一个正做变速运动物体所受的拉力是很困难的。橡皮筋拉动小车的弹力虽然是个变力,但这个弹力做的功数值上就等于橡皮筋发生形变时所具有的弹性势能,而这个弹性势能又与橡皮筋的形变量相对应;橡皮筋的形变量一定,这个弹力做的功就是一定的。实验时,我们增加相同的橡皮筋的数量,使功的大小成倍数增加,每次实验不必设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值,但是实验中所选用橡皮筋的规格要一致,故A正确,D错误;每次实验中,橡皮筋拉伸的长度一定要保持一致,故B错误
4、;每次小车在橡皮筋的作用下保持无初速度弹出,所以C正确。(2)根据甲图,得到W=avn,式子中a为比例系数,n为指数;当n=1时,图线为直线;当n1时,图线向上弯曲;甲图图线向上弯曲,故表达式 W=avn中n为大于1的任意数值,不能得出功与速度的平方一定成正比的结论;而乙图中,W与v2成正比,故A正确,B,C,D错误。答案:(1)AC(2)A3.如图甲,在验证机械能守恒定律的实验中:(1)除铁架台、铁夹、交流电源、纸带、打点计时器和重物外,还需选用的仪器是。A.秒表B.刻度尺C.天平D.弹簧测力计(2)某同学在一次实验中得到了一条纸带,下列正确的是。A.实验所用打点计时器是电磁打点计时器,应接
5、在6 V直流电源上B.实验时应先释放重物,再接通电源C.纸带上点密集的一端是与重物相连的D.挑选纸带时应注意点迹清晰,第一、二点的间距约为2 cm(3)某同学一次实验中测得如图乙所示三段位移,O点为起始点,已知打点计时器的打点间隔为T,则他需要验证O到C过程的机械能守恒表达式为 。解析:(1)为了测得重物下落的速度,需要用刻度尺测出纸带上两相邻计数点间的距离,而时间是由打点计时器来算出;由于要验证的等式两边质量可以约去,故不需要天平;实验用不到弹簧测力计,故ACD错误,B正确。(2)实验所用打点计时器是电磁打点计时器,应接在46 V 交流电源上,选项A错误;实验时应先接通电源,再释放重物,选项
6、B错误;纸带上点密集的一端是与重物相连的,选项C正确;挑选纸带时应注意点迹清晰,第一、二点的间距约为2 mm,选项D错误。(3)从纸带上可以看出O点为打出来的第一个点,速度为0,重物自由下落,初速度为0,重力势能减少量Ep=mg(s0+s1);利用匀变速直线运动的推论vC=,则动能的增加量为Ek=m=m()2因此只需要验证mg(s0+s1)=m()2即g(s0+s1)=,就可以验证机械能守恒。答案:(1)B(2)C(3)g(s0+s1)=4.(1)做“验证机械能守恒定律”的实验,已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器,还必须选取的器材是。(2)某同学在实验过程中,在重锤的正下方地面铺海绵;调
7、整打点计时器的两个限位孔连线为竖直;重复多次实验。以上操作可减小实验误差的是(填序号)。答案:(1)BD(2)5.如图甲所示,某同学用自由落体法“验证机械能守恒定律”,从图示位置由静止释放纸带连接的重物。(1)图中操作不合理的地方是 。(2)除了图中器材外,下列器材中还必须选取的有。A.秒表B.刻度尺C.干电池(3)本实验所取的重力加速度g的值,应该。A.取当地的实际g值B.根据打出的纸带,用x=gT2求出C.近似取10 m/s2(4)打点计时器交流电源的频率为50 Hz,如图乙为打出的一条纸带的一部分,A,B,C为打出的连续的三个计时点,用刻度尺量得,xAB=4.15 cm,xBC=4.53
8、 cm,则打下B点时重物下落的速度大小vB=m/s。(结果保留三位有效数字)解析:(1)由题图可知,不合理的地方为重物释放时离打点计时器太远,导致纸带可使用长度太短。(2)本实验用打点计时器计时测速度,不需要秒表,但需要测量重物下落的距离,所以需要刻度尺,打点计时器使用的是交流电源,不需要干电池,故A,C错误,B正确。(3)本实验的g值应取当地的实际值,因为验证机械能守恒,所以计算重物的重力势能减少量时,需要当地的重力加速度,故A正确,B,C错误。(4)频率为50 Hz,打点周期为T=0.02 s,根据纸带处理方法可知,B点的速度为AC段的平均速度,则vB=m/s=2.17 m/s。答案:(1
9、)重物释放时离打点计时器太远(2)B(3) A(4)2.17能力提高6.如图甲所示为某物理实验小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置(说明:实验中橡皮筋型号相同)。(1)关于橡皮筋做功,下列说法正确的是。A.橡皮筋做功的具体值可以直接测量B.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功C.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加D.若橡皮筋伸长量变为原来的2倍,则橡皮筋做功也增加为原来的2倍(2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条、合并起来挂在小车的前端进行多次实验,每次都要把小车拉到同一位置再释放小车。橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出,打点计时器
10、的打点频率为50 Hz。根据第4次的纸带(如图乙所示)求得小车获得的速度为m/s。(结果保留两位有效数字)(3)若根据多次测量数据画出的W-v草图如图丙所示,根据图线形状,可知对W与v的关系作出的猜想肯定不正确的是(多选)。A.WB.WC.Wv2D.Wv3解析:(1)实验中每条橡皮筋做功的具体值无法直接测量,但是采用相同的橡皮筋,保证每条橡皮筋做功相同,就能以每条橡皮筋做的功为单位进行研究,A错误;橡皮筋恢复原长后,不再对小车产生弹力,不再对小车做功,B错误;根据A选项的分析可知,通过改变橡皮筋的数目,可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加,C正确;根据弹性势能表达式Ep=kx2,伸长量变为2倍
11、,势能增大4倍,对外做功也增加4倍,D错误。(2)小车先在橡皮筋的拉力作用下加速,当橡皮筋恢复原长后,小车不再受拉力,将做匀速运动,根据匀速直线运动规律求得小车速度v= m/s=2.0 m/s。(3)根据数学知识可知,Wv2和Wv3函数图象均可能是图中的形状;而W是反比例函数,不可能是图中的形状;W的图象也与题中函数图象不符,故选A,B。答案:(1)C(2)2.0(3)AB7.图中甲、乙两图都是用来“验证机械能守恒定律”的装置示意图。(1)比较甲、乙两图,某同学认为乙图装置较好,其理由如下列所述,其中正确的是(填字母)。A.电火花计时器打点更准确B.减小了空气阻力对实验的影响C.可以节省纸带,
12、让点迹更为密集D.保证物体从静止释放,避免因纸带抖动而造成摩擦增大(2)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能,其主要原因是(填字母)。A.重物的质量过大B.重物的体积过小C.电源的电压偏低D.重物及纸带在下落时受到阻力(3)从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出-h图线,则在误差允许的范围内该图线是,图线的斜率是。解析:(1)因为用夹子固定纸带,可以避免用手握纸带时手的抖动的弊端。电磁打点计时器与电火花计时器的打点精度是相同的。(2)重物的质量大,体积小,所受空气阻力小,能减小误差。电压高低与实验误差无关
13、。(3)从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,则需验证的关系式是 mgh=mv2,故在误差允许的范围内,h图线是一条过原点且斜率为g的直线。答案:(1)D(2)D(3)过原点的一条倾斜直线重力加速度g8.(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量中需要用工具测量的有,通过计算得到的有。A.重物的质量B.重力加速度C.重物下落的高度D.与重物下落高度对应的重物瞬时速度(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中,有如下可供选择的实验器材:A.铁架台B.电磁打点计时器以及复写纸C.纸带D.低压直流电源E.天平F.秒表G.导线H.开关其中不必要的器材是;
14、上面还缺少的器材是。I.低压交流电源J.220 V交流电源K.刻度尺 L.重物M.量角器(3)如图中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的装置示意图,已知该打点计时器的打点频率为50 Hz。这两图相比较,(选填“甲”或“乙”)装置较好;丙图是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带,如果1,2两点之间距离约等于2 mm,可以说明1点的速度等于。解析:(1)A.在验证机械能守恒时,是验证减少的重力势能与增加的动能相等,即mgh=m-m,所以gh=-,两边质量消去,所以不需要测量质量;B.重力加速度是和地球有关的一个物理量,在地球表面认为等于9.8 m/s2;C.重物下
15、落的高度需要借助于刻度尺来测量;D.利用中点时刻的速度等于平均速度可以计算出重物瞬时速度,故分别选C和D。(2)打点计时器工作时用的是交流电,所以不需要低压直流电源,由于验证机械能守恒时公式前后都有质量,所以不需要测量质量,利用打点计时器可直接读出时间,所以也不需要秒表,故选DEF。电磁打点计时器工作时需要一个低压交流电源;在测量下降的高度时需要利用刻度尺来测量长度;在做此实验时需要一个重物拉着纸带运动,故还需要的器材有IKL。(3)两图相比较,甲图较好,因为夹子的存在可以有效防止纸带的来回晃动,减小摩擦,减小实验误差;当重物从静止释放时,根据 h=gt2=9.8(0.02)2 m=0.001 96 m2 mm,说明1点的速度等于零。答案:(1)CD(2)DEFIKL(3)甲0- 12 - 版权所有高考资源网
