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1、实验六I课后训练能力达标I演竦冲关仿真测试1. (2016太原调研)一位同学做“用自由落体运动验证机械能守恒定律”的 实验。(1) 现有下列器材可供选择：铁架台、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、46V低压交流电源、天平、秒表、导线、电键、重锤。其中不必要的器材是： 缺少的器材是。(2) 根据纸带算出相关各点的速度 v，量出下落的距离h,以v2/2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是下图中的 。解析(1) “用自由落体运动验证机械能守恒定律”的实验中不需要测质量,而时间是由打点计时器打出的纸带测量的， 要测速度还需要用刻度尺测出计 数点间距，因此不必要的器材是天平、秒表，缺少的器材是毫米刻度尺1
2、2v 2(2)由mgh= qmv得gh= y，因此画出的图线应该是 C。答案(1)天平、秒表毫米刻度尺 (2)C2.(2016长沙联考)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0.05 s闪光一次，图实9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9.8 m/s2,小球质量m =0.2 kg,结果保留三位有效数字):19.14cm2L66cm24.16cm时刻t2t3t4t5速度(m s1)5.595.084.5829.188!： mi(1) 由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=m/s从t2到t5时间内，重力势能增加量 Ep
3、=J,动能减少量 Ek =图实W 9(3) 在误差允许的范围内，若 Ep与厶Ek近似相等，从而验证了机械能守恒 定律。由上述计算得 Ep Ek(选填“” “v”或)，造成这种结果的主要原因是。19.14+ 21.66解析 (1)v 5=cm/s= 408 cm/s= 4.08 m/so0.05X 2(2) 由题给条件知:h25= (26.68+ 24.16+ 21.66) cm= 72.5 cm = 0.725 m。Ep= mgh25= 0.2X 9.8 X 0.725 J= 1.42 J1 2 1 2 1 2 2Ek = qmv2 qmv5=qX 0.2X (5.59 4.08 ) J= 1
4、.46 J。(3) 由(2)中知AEpV AEk,因为存在空气摩擦等原因，导致重力势能的增加量 小于动能的减少量。答案 (1)4.08 (2)1.42 1.46(3) V 原因见解析3. (2016烟台模拟)如图实10甲所示是光电门传感器的示意图。它的一 边是发射器，另一边是接收器，当光路被物体挡住的时候，它就开始计时，当 光路再次恢复的时候，它就停止计时。这样就可以测出挡光片挡光的时间。某 同学利用光电门传感器设计了一个研究小球下落过程中机械能是否守恒的实 验。实验装置如图实10乙所示，图中A、B为固定在同一竖直线上的两个 光电门传感器，实验时让半径为R的小球从某一高度处由静止释放，让小球依
5、次从A、B两个光电门传感器的发射器和接收器之间通过，测得挡光时间分别为t1、t2。为了证明小球通过 A、B过程中的机械能守恒，还需要进行一些实验测 量和列式证明。O鬧_接收器选出下列还需要的实验测量步骤A .测出A、B两传感器之间的竖直距离hiB 测出小球释放时离桌面的高度 HC .用秒表测出运动小物体通过 A、B两传感器的时间 tD .测出小球由静止释放位置与传感器 A之间的竖直距离h2(2) 如果能满足 系式，即能证明小球通过A、B过程中的机械能是守恒的。解析 实验目的是验证机械能守恒，即验证表达式： mghi=*mvB *mv A成 立，光电门传感器测速度的原理是利用平均速度来代替瞬时速
6、度， 可得vb=2r, va=2R，因此除了需要测量小球的直径以及记录挡光时间外，还需要计算重力1势能的减小量，因此需要测量两个光电门之间的距离hi，如果能满足 mghi=；2r i 2R2R r i皿(石)2尹(石)2,即(葛)2(r)2 = 2ghi，即能证明小球通过 A、B过程中的机械能是守恒的。答案(I)A (R)2(R)2二 2ghi4. 某同学想测出当地的重力加速度g,并验证机械能守恒定律。为了减小误差，他设计了一个实验如下：将一根长直铝棒用细线悬挂在空中(如图实ii甲所示)，在靠近铝棒下端的一侧固定电动机 M ,使电动机转轴处于竖直方向， 在转轴上水平固定一支特制笔 N，借助转动
7、时的现象，将墨汁甩出形成一条细线。 调整笔的位置，使墨汁在棒上能清晰地留下墨线。启动电动机待转速稳定后， 用火烧断悬线，让铝棒自由下落，笔在铝棒上相应位置留下墨线。图乙是实验时在铝棒上所留下的墨线，将某条合适的墨线 A作为起始线，此后每隔4条墨 线取一条计数墨线，分别记作 B、C、D、E。该同学用刻度尺测出 AB= si、BC甲=S2、CD = S3、DE = S4,已知电动机的转速为 3 000 r/min。pEDCRA(1)相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为T =s(2) 选取B、D两点来验证机械能守恒，此时的验证关系式为 用题中涉及物理量符号表示)；2V(3) 该同学计算出画各条墨线时的
8、速度 v,以云为纵轴，以各条墨线到墨线A的距离h为横轴，描点连线，得出了如图丙所示的图象，据此图象 选填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律，图线不过原点的原因是解析(1)由于电动机的转速为3 000 r/min，则其频率为50 Hz,所以每隔 0.02 s特制笔N便在铝棒上画一条墨线，又每隔4条墨线取一条计数墨线，所以 相邻计数墨线间的时间是0.1 s。(2)根据机械能守恒定律，重力势能减少量应该等于动能增加量， 即g(s2+ s3)9+ S2< 2T1- 2S4+2T ©I1- 2-(3) 铝棒下落过程中，只有重力做功，重力势能的减少量等于动能的增加量,1 2即mgh= 2
9、mv，故图丙能验证机械能守恒定律；图线不过原点是因为起始计数墨线A对应的速度不为0答案(1)0.1 (2)g(S2+ S3) = 2s3±s4j2_舟言异)能A对应的速度不为05. (2014广东理综)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。(1) 如图实12所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依 次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k砝码质量(g)50100150弹簧长度(cm)8.627.636.66=N/m。(g 取 9.8 m/S2)(2) 取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图实W13所示；调整图实1
10、2导轨，当滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小 。图实13图实14(3) 用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x;释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为 。(4) 重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图实14。由图可知，v与x成关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的 正比。解析 由F = kx得4F = k -Ax，代入表中数据可得出k值。(2)滑块滑行过程中无摩擦阻力，自由滑动时导轨已调整到水平状态， 故滑块此时匀速运动。(3)(4) v x当不考虑空气阻力、摩擦等因素且导轨又调到水平状态时， 释放滑块的过程中只 涉及弹性势能与滑块的动
11、能，即能量只在这两种形式的能量之间转化图线是过原点的直线，故vxx。因Ep= Ek=1mv2*v2*X2,故Ep*x2。答案 (1)49.550.5 (2)相等 (3)滑块的动能(4)正比 X26. (2016扬州调研)图实15甲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4,再用游标卡尺测出小圆柱的直径d,如图乙所示，重力加速度为 g。贝U光电门甲1主尺0 游标10图实15cm。(1) 小圆柱的直径d=成立，说明小圆柱下(2) 测出悬点到圆柱重心的距离I,若等式gl= 摆过
12、程中机械能守恒。(3) 若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力 F，则要验证小圆 柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是 用文字和字母表示)。若等式F = 立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式。解析 小圆柱的直径d= 1.0 cm+ 2X 0.1 mm= 1.02 cm(2)根据机械能守恒定律得：mgl£mv2,所以只需验证gl=肯 4 ；就 说明小圆柱下摆过程中机械能守恒。2(3)若测量出小圆柱的质量 m,则在最低点由牛顿第二定律得 F mg= mj, 若等式F = mg+皿讥子成立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式。2答案(1)1.02 (2)2十(3)小圆柱的质
13、量m mg+ mj7. (2016徐州模拟)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图实16甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨：导轨上A点处有一带长方形遮光条的滑块，其总质量为 M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量 为m的小球相连；遮光条两条长边与导轨垂直；导轨上 B点有一光电门，可以 测量遮光条经过光电门时的挡光时间 t,用d表示A点到光电门B处的距离，b 表示遮光条的宽度，将遮光条通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。实验时滑块在 A处由静止开始运动。图实16(1) 用游标卡尺测量遮光条的宽度b,结果如图乙所示，由此读出b =mm；(2) 滑块通过B点的瞬时速度可表
14、示为 ;(3) 某次实验测得倾角9= 30°重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时，m和M组成的系统动能增加量可表示为AEk =系统的重力势能减少量可表示为AEp=，在误差允许的范围内，若 Ek= AEp则可认为系统的机械能守恒；(4) 在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2 d图象如图丙所示，并测得 M = m，则重力加速度g=m/佥解析 (1)b= 3 mm + 0.05 mmX 15= 3.75 mm。(2)滑块通过B点的瞬时速度v = b12 (m + M)b2 Ak=2(m + M)v2=2?由AEk= AEp得:AEp=mgd Mgdsin 30 =*m+
15、M) v 2 =m-呀 gd,代入m= M可得：v2 = A，2对应v2 d图象可得:12.42旷 05,解得 g= 9.6 m/S2。答案(1)3.75 (2)b2(m+ M)b2 2t2(4)9.68.（2013课标H ）某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固 连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图实17所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面。通过测量 和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。回答下列问题:（1）（多选）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出
16、时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek，至少需要测量下列物理量中（填正确答案标号）。A .小球的质量mB.小球抛出点到落地点的水平距离sC .桌面到地面的高度hD.弹簧的压缩量AxE.弹簧原长lo（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek =sAx图线。从理论上可推出,填“增大”、“减小”或（填“增大”、E p与Ax的（3）图实18中的直线是实验测量得到的如果h不变，m增加，s Ax图线的斜率会_“不变”）；如果m不变，h增加，s- Ax图线的斜率会“减小”或“不变”）。由图实18中给出的直线关系和 Ek的表达式可知, 次方成正比。1 2解析 弹簧被压缩后的弹性势能等于小球抛
17、出时的动能，即Ep= Ek = mv0。小球离开桌面后做平抛运动，由平抛运动规律，水平位移s= vot,竖直高度h=0gt2,得vo = s 話，动能Ek=1mv0=薯，因此A、B、C正确。弹簧的弹性 势能 Ep=n4gs，由理论推导可知 Ep=0k（ zx）0 即 0k（ &）o=mjgs，s=:mg因此当h不变时，m增加，其斜率减小，当 m不变时，h增加其斜率增大，由 图线知尹&,由Ek表达式知Ek *s0,则由Ep= Ek知Ep * （ Zx）2，g卩Ep与Ax的二次方成正比。2答案ABCmgs （3）减小增大0沁园春雪 < 毛泽东>北国风光，千里冰封，万里雪飘。望长城内外，惟余莽莽；大河上下，顿失滔滔。山舞银蛇，原驰蜡象,欲与天公试比高。须晴日，看红装素裹，分外妖娆。江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。惜秦皇汉武，略输文采；唐宗宋祖，稍逊风骚。一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕。俱往矣，数风流人物，还看今朝。半夜凉初透。人比黄花瘦。薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨，东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风,