2016年高考物理專項練習(xí)題
1.本實驗中，除鐵架臺、夾子、低壓交流電源、紙帶和重物外，還需選用的儀器是( )
A.秒表 B.刻度尺
C.天平 D.打點計時器
2.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中
(1)不需測量或計算的物理量是( )
A.下落高度 B.瞬時速度
C.重物質(zhì)量 D.時間
(2)由于打點計時器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到了較大的阻力，這樣會導(dǎo)致實驗結(jié)果mgh________mv2(選填“>”或“<”).
3.在一次驗證機械能守恒定律實驗中，質(zhì)量m=1 kg 的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖1所示(打點間隔為0.02 s)，單位cm.那么
(1)紙帶的________端與重物相連;
(2)打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度vB=________;
(3)從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是ΔEp=________.此過程中物體動能的增加量ΔEk=________(g取9.8 m/s2);
(4)通過計算，數(shù)值上ΔEp________ΔEk(填“>”、“=”或“<”)，這是因為__________________________________;
(5)實驗的結(jié)論是_____________________________________________________
________________________________________________________________________.
4.在驗證機械能守恒定律的實驗中，已知打點計時器打點間隔為T，某一組同學(xué)得到了一條如圖2所示的紙帶，在填寫實驗報告時甲、乙兩個同學(xué)選擇了不同的數(shù)據(jù)處理方法：
圖2
甲同學(xué)測出了C點到點O的距離hOC，利用v=2ghOC計算得到了C點的速度，然后驗證mghOC與mv相等.
乙同學(xué)測出了A、B、C、D各點到點O的距離hA、hB、hC、hD，利用vB=、vC=計算B、C點的速度，然后驗證了mg(hC-hB)與mv-mv是否相等.
請你對甲乙兩位同學(xué)的做法逐一分析，不合理之處提出完善辦法.
5.在用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，得到如圖3所示的一條紙帶.起始點O到A、B、C、D、E各點的距離分別為hA、hB、hC、hD、hE.如果重物的質(zhì)量為m，打點計時器所用電源的頻率為f，則在打B、D兩點時，重物的速度vB=________，vD=________.如果選擇起始點的位置為零勢能參考點，則在打B、D兩點時重物的機械能EB=________，ED=________，若EB________ED，則說明重物在下落過程中機械能守恒.
6.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，利用重物拖著紙帶自由下落通過打點計時器并打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量分析，即可驗證機械能守恒定律.
(1)正確進行實驗操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖4所示.圖中O點為打點起始點，且速度為零.
選取紙帶上打出的連續(xù)點，標上A、B、C……測得其中E、F、G點距打點起始點O的距離分別為h1、h2、h3.已知重物的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器的打點周期為T.為驗證此實驗過程中機械能是否守恒，需要計算出從打下O點到打下F點的過程中，重物重力勢能的減少量ΔEp=________，動能的增加量ΔEk=________.(用題中所給字母表示)
(2)以各點到起始點的距離h為橫坐標，以各點速度的平方v2為縱坐標建立直角坐標系，用實驗測得的數(shù)據(jù)繪出v2-h圖象，如圖5所示：由v2-h圖線求得重物下落的加速度g′=________m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
7.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80 m/s2，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各計數(shù)點對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖6所示，圖中O點是打點計時器打出的個點，A、B、C、D分別是每打兩個點取出的計數(shù)點.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，重物由O點運動到B點時，已知重物質(zhì)量為m(kg).求：
(1)重力勢能的減少量為多少?
(2)動能的增加量是多少?
(3)根據(jù)計算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論?產(chǎn)生誤差的主要原因是什么?
參考答案及解析：
1.BD[ 測量下落高度需用刻度尺，打點計時器打出紙帶并能標識時間，選B、D.]
2.(1)C (2)>
解析 (1)本實驗需要驗證mgh與mv2的關(guān)系，所以不需要測量重物質(zhì)量m，C正確.
(2)重物在下落過程中克服阻力做功，使減小的重力勢能不能完全轉(zhuǎn)化為動能，所以mgh>mv2.
3.(1)O (2)0.98 m/s (3)0.49 J 0.48 J (4)> 重物和紙帶下落時受到阻力作用 (5)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量
解析 (1)紙帶釋放時速度較小，打點較密，先打距重物近的一側(cè)，故O端與重物相連.
(2)B點速度vB== cm/s=0.98 m/s
(3)從O點到打B點，重力勢能減少量
ΔEp=mghB=1×9.8×0.0501 J=0.49 J
動能增加量mv=0.48 J;
(4)由(3)中計算結(jié)果知ΔEp>ΔEk，因為重物和紙帶下落時受到阻力作用;
(5)由(3)中計算結(jié)果可知，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒.
4.甲同學(xué)選擇從O到C段驗證機械能守恒，計算C點的速度用v=2ghOC的話，犯了用機械能守恒定律去驗證機械能守恒的錯誤.計算vC可以選擇vC=.
乙同學(xué)選擇了從B到C段驗證機械能守恒，由于BC較近，造成誤差偏大，選擇BD段相對較為合適.
5.·f ·f mf2(hC-hA)2-mghB
mf2(hE-hC)2-mghD =
解析 根據(jù)紙帶上瞬時速度的計算方法，得vB==·f，vD==·f
打B點時，重物的動能和重力勢能分別為
EkB=mv=m2
=mf2(hC-hA)2
EpB=-mghB.此時重物的機械能
EB=EkB+EpB=mf2(hC-hA)2-mghB，同理
EkD=mv=mf2(hE-hC)2，
EpD=-mghD，ED=mf2(hE-hC)2-mghD
如果EB=ED，則說明重物在下落過程中機械能守恒.
6.(1)mgh2 (2)9.71(9.64～9.77均可)
解析 (1)從打下O點到打下F點的過程中，重物重力勢能的減少量
ΔEp=mgh2，vF=
動能的增加量
ΔEk=mv=.
(2)由mv2=mg′h可得：v2=2g′h，
由v2-h圖線可求得：圖線的斜率k=19.42
由k=2g′可得：物體下落的加速度
g′=9.71 m/s2.
7.(1)1.91m J (2)1.86m J (3)見解析
解析 (1)重力勢能的減少量為
ΔEp減=mghOB=m×9.8×0.195=1.91m (J)
(2)重錘下落到B點時的速度
vB== m/s=1.94 m/s
所以重錘從開始下落到B點增加的動能為
ΔEk增=mv=m×(1.94)2=1.88m (J)
(3)從(1)(2)中計算的數(shù)據(jù)得出在實驗誤差允許的范圍內(nèi)重錘減少的重力勢能等于其增加的動能，機械能守恒.
重錘減少的重力勢能略大于其增加的動能的原因是：重錘在下落時要受到阻力作用(打點計時器對紙帶的摩擦力，空氣阻力)，克服阻力做功.
(責(zé)任編輯：盧雁明)
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