人教版(2019)必修第二册《8.5 实验:验证机械能守恒定律》2022年同步练习卷(1)
一 、单选题(本大题共12小题,共72分)
1.(6分)在“验证机械能守恒定律”实验中,纸带将被释放瞬间的四种情景如照片所示,其中最合适的是
A. B.
C. D.
2.(6分)在“用研究机械能守恒定律”的实验中,某同学将传感器固定在最低点,如图所示。该同学将摆锤从不同位置由静止释放,记录摆锤每次下落的高度和最低点的速度,作出图线为
A. B.
C. D.
3.(6分)如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置。关于该实验,下列说法中正确的是
A. 电磁打点计时器使用低压直流电
B. 可用公式计算重物的速度
C. 实验时接通电源和释放纸带应同时进行
D. 安装纸带时,应将纸带置于复写纸的下方
4.(6分)在用图示装置做“验证机械能守恒定律”的实验中,初始释放纸带时
A. 夹子应在靠近打点计时器处 B. 夹子应在远离打点计时器处
C. 打点计时器应在夹子与手的中间位置 D. 手应在挨近打点计时器处
5.(6分)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图中的
A. 和 B. 和 C. 和 D. 和
6.(6分)如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置,关于这一实验,下列说法中正确的是
A. 打点计时器应按直流电源
B. 本实验必须测最重锤的质量
C. 需使用秒表测出重锤下落的时间
D. 测出纸带上两点迹间的距离,可知重锤相应的下落高度
7.(6分)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示,实验结果发现重物减少的重力势能略大于增加的动能,其主要原因是
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
8.(6分)小明用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验.关于该实验,下列说法中正确的是
A. 重锤的质量一定是越大越好
B. 必须用秒表测出重锤下落的时间
C. 把秒表测得的时间代入,计算重锤的速度
D. 释放纸带前,手捏住纸带上端并使纸带处于竖直
9.(6分)在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列说法或做法正确的是选填字母代号
A. 选用质量大的重锤可减小实验误差
B. 实验结果总是动能增加量略大于势能减少量
C. 手提纸带,先松开纸带,再接能电源,利于数据的采集和处理
D. 可不考虑前面较密集的点,选取某个清晰的点作为起始运动点处理纸带,验证是否成立
10.(6分)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。下列做法中正确的是
A. 选用较小密度材料制成的重锤 B. 先释放纸带,再接通电源
C. 将纸带沿竖直方向穿过限位孔 D. 选用直流电源给打点计时器供电
11.(6分)在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列释放纸带的操作正确的是
A. B.
C. D.
12.(6分)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示.下列做法正确的是
A. 选用较小密度材料制成的重锤 B. 先释放纸带,再接通电源
C. 将纸带沿竖直方向穿过限位孔 D. 选用直流电源给打点计时器供电
二 、计算题(本大题共2小题,共24分)
13.(12分)如图所示,质量为、长为的木板甲放在光滑的足够长的水平地面上,甲上表面的中点有一个可视为质点的质量为小物块乙,现对甲施加一水平向右的的恒力,作用后撤去。已知物块与木板间的动摩擦因数,重力加速度。求:
在恒力作用时,小物块、木板的加速度大小;
小物块相对木板滑动的整个过程中,系统因摩擦而产生的热量。
14.(12分)如图所示,静止的水平传送带左端与水平面相连,左端是竖直光滑半圆轨道。物块可视为质点以的初速度从传送带点向左运动,物块达到圆轨道最低点时,轨道对它支持力大小为。已知传送带长度,长度,半圆轨道半径,物块与传送带及水平面之间的动摩擦因数均为,重力加速度取,不计空气阻力。求:
物块的质量;
若要使物块经过点抛出落在点上,则传送带逆时针转动的速度大小应为多少?
三 、简答题(本大题共1小题,共6分)
15.(6分)如图所示,水平桌面上有一绕竖直中心轴转动的圆盘,圆盘半径,一质量、可视为质点的小物块放在圆盘边缘。使圆盘从静止开始转动,当转速达到某一值时,小物块恰好从点甩出圆盘,经过位移后,与放置在桌面边缘的质量的物块发生正碰,、粘在一起后从桌面边缘飞出。已知飞出点与落地点的水平距离,桌面到地面的竖直高度,小物块与桌面间的动摩擦因数,重力加速度取求:
物块与碰撞前的速度大小;
物块与圆盘间的最大静摩擦力。
答案和解析
1.【答案】D;
【解析】为了纸带有效地使用,重物应紧靠打点计时器,为了减小阻力的影响,纸带应竖直,手抓着纸带的上方。
考查验证机械能守恒定律时,要注意减小一切阻力,只有重力做功,重物机械能才守恒.注意重物应紧靠打点计时器。在验证机械能守恒定律的实验中,实验时,应让重物紧靠打点计时器,手拉着纸带的上方,保持纸带竖直,由静止释放.故正确,、、错误。
故选。
2.【答案】A;
【解析】解:由机械能守恒定律可知:
整理得:
则图线是过原点的直线,故正确,错误。
故选:。
由机械能守恒定律可知图线解析式。
此题主要考查了用研究机械能守恒定律实验中的数据处理环节,关键是要根据机械能守恒定律得图线解析式。
3.【答案】D;
【解析】解:、打点计时器应接交流电源,故A错误;
B、该实验是验证机械能守恒定律的实验。因为我们知道自由落体运动只受重力,机械能就守恒。如果把重物看成自由落体运动,再运用自由落体的规律:求解速度,那么就不需要验证了,故B错误;
C、开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重锤,让它带着纸带一同落下,如果实验时接通电源和释放纸带应同时进行,由于重物运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差,故C错误;
D、安装纸带时,应将纸带置于复写纸的下方,这样使得纸带受到阻力相对较小些,故D正确。
故选:。
正确解答本题需要掌握:理解该实验的实验原理,需要测量的数据等;明确打点计时器的使用;理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理;对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚。
对于基础实验要从实验原理出发去理解,要亲自动手实验,深刻体会实验的具体操作,不能单凭记忆去理解实验。
4.【答案】A;
【解析】此题主要考查了实验误差的来源。对于基础实验要从实验原理出发去理解,要亲自动手实验,深刻体会实验的具体操作,不能单凭记忆去理解实验。
夹子应在靠近打点计时器处,打的点多,故正确,错误;
D.手应在远离打点计时器处 ,故错误。
故选。
5.【答案】D;
【解析】解:实验中验证重锤重力势能的减小量和动能的增加量是否相等,所以需要重锤,为了减小阻力的影响,重锤选择质量大一些,体积小一些的。
打点计时器可以直接记录时间,不需要秒表。
实验中需要刻度尺测量点迹间的距离,从而求解瞬时速度和下降的高度,故D正确,ABC错误。
故选:。
通过实验的原理出发,确定所需测量的物理量,从而确定所需的器材。
正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据等,会起到事半功倍的效果。
6.【答案】D;
【解析】解:、打点计时器应接交流电源,故错误;
、因为我们是比较、的大小关系,故可约去比较,不需要测出它的质量,故错误.
、我们可以通过打点计时器计算时间,不需要秒表,故错误;
、测出纸带上两点迹间的距离,可知重物相应的下落高度,故正确.
故选:
正确解答本题需要掌握:理解该实验的实验原理,需要测量的数据等;明确打点计时器的使用;理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理;对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚.
对于基础实验要从实验原理出发去理解,要亲自动手实验,深刻体会实验的具体操作,不能单凭记忆去理解实验.
7.【答案】D;
【解析】解:、重物的质量过大,重物和纸带受到的阻力相对较小,所以有利于减小误差,故错误.
、重物的体积过小,有利于较小阻力,所以有利于减小误差,故错误.
、电源的电压偏低,电磁铁产生的吸力就会减小,吸力不够,打出的点也就不清晰了,与误差的产生没有关系,故错误.
、重物及纸带在下落时受到阻力,从能量转化的角度,由于阻力做功,重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能,所以重物增加的动能略小于减少的重力势能,故正确.
故选:
书本上的实验,我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚.
重物带动纸带下落过程中,除了重力还受到阻力,从能量转化的角度,由于阻力做功,重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能.
对于实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能,我们应该从功能角度研究.
8.【答案】D;
【解析】理解该实验的实验原理,需要测量的数据等;明确打点计时器的使用;理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理;对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚;
对于基础实验要从实验原理出发去理解,要亲自动手实验,深刻体会实验的具体操作,不能单凭记忆去理解实验.在实验中注意体会实验的误差来源,并能找到合适的方向去减小误差。A.为了减小阻力的影响,重锤选择质量大一些、体积小一些的,不是质量越大越好.故错误; B.打点计时器可以测量重锤下落的时间,不需要用秒表测量.故错误;
C.该实验是验证机械能守恒定律的实验.因为我们知道自由落体运动只受重力,机械能就守恒.如果把重物看成自由落体运动,再运用自由落体的规律求解速度,那么就不需要验证了,故错误;
D.释放纸带前,手捏住纸带上端并使纸带处于竖直,从而减小纸带与限位孔之间的摩擦;故正确。
故选。
9.【答案】A;
【解析】解:、实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体,这样能减少摩擦阻力的影响,故A正确。
B、由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力,重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能,所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量。故B错误。
C、实验时,先接通打点计时器电源再放手松开纸带,故C错误;
D、挑选点迹清晰的纸带,记下起始点,选取某个清晰的点作为末位置处理纸带,验证是否成立,故D错误;
故选:。
解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项。
10.【答案】C;
【解析】解:、为了减小阻力的影响,重物应选取质量大一些,体积小一些的,故错误;
、实验时应先接通电源,再释放纸带,故错误;
、为了减小阻力的影响,两个限位孔应在同一竖直线上,故正确;
、使用交流电源给打点计时器供电,故错误;
故选:。
根据实验的原理和注意事项确定正确的操作步骤,从而即可求解。
解决本题的关键知道实验的原理和注意事项,同时掌握交流与直流的不同。
11.【答案】A;
【解析】本题根据该实验的实验原理,明确打点计时器的使用方法和实验中的注意事项,即可解答;
本实验应尽量减小摩擦阻力,实验时应用手竖直提着纸带,使重物静止在打点计时器下方,释放纸带前,重物紧靠着打点计时器下方的位置,故正确,错误。
故选。
12.【答案】C;
【解析】
为了减小空气阻力对实验的影响,应选用较大密度材料制成的重锤;先接通电源,再释放纸带,将纸带沿竖直方向穿过限位孔 ,打点计时器须用交流电源供电。
此题主要考查“验证机械能守恒定律”的实验的注意事项,关键在于实验原理的理解。
A.为了减小空气阻力对实验的影响,应选用较大密度材料制成的重锤,故错误;
B.为了提高纸带的利用率,先接通电源,再释放纸带,故错误;
C.为了减小纸带与计时器的之间的阻力,将纸带沿竖直方向穿过限位孔 ,故正确;
D.打点计时器须用交流电源供电,故错误。
故选。
13.【答案】解:设物块与木板在恒力作用时的加速度大小为和,由牛顿第二定律
对甲有:,
对乙有:,
联立上式解得:,;
由于木板足够长,故向右运动过程中乙一直在甲上
在内由甲的位移大小为:,
在内由乙的位移大小为:,
内甲、乙相对位移为:,
撤去至甲、乙达到共同速度的过程中乙加速度大小不变,甲以加速度大小为做减速运动
对甲有:
解得:,
设甲、乙速度相等再经历的时间为,,
解得:,,
此时甲运动的位移为:,
乙在时间内运动的位移为:,
时间内甲、乙相对位移为:,
乙相对甲向左滑行的最大距离为:,
故物块、木板系统产生的摩擦热为:;
答:在恒力作用时,小物块、木板的加速度大小分别为和;
小物块相对木板滑动的整个过程中,系统因摩擦而产生的热量为;;
【解析】
当恒力作用于木板上时,分别对物体和木板进行受力分析,根据牛顿第二定律列方程求解加速度;
根据物体的运动情况求出力作用的内甲乙两物体发生的位移,撤去后,分析两物体的受力,找到两物体共同速度大小,求出从撤去到共速两物体的位移,
再求出整段过程两物体的相对位移,根据求解热量;
解决该题需正确进行受力分析,熟记运动学的相关公式,知道相对运动过程中因摩擦而产生的热量的求解方法;
14.【答案】解:(1)物块从A到C的过程,由动能定理得
解得:
物块在C点时,根据牛顿第二定律得
解得物块的质量为m=1kg
(2)物块离开E点后,由平抛运动规律有
L2=t
又
解得:=
物块从B点到达E点,根据动能定理得,物块离开传送带的速度满足
得:
物块由加速到的过程中移动
代入数据解得:s=0.5m<L1=10m
要使物块经E点抛出后落在B点,物块在传送带上先匀加速后匀速,所以传送带逆时针转动的速度大小为。
答:(1)物块的质量为1kg;
(2)若要使物块经过E点抛出落在B点上,则传送带逆时针转动的速度大小应为。;
【解析】
根据动能定理分析出物块的速度,结合牛顿第二定律计算出物块的质量;
根据平抛运动的特点分析出物块离开点的速度,结合动能定理和运动学公式计算出传送带的速度。
此题主要考查了动能定理的相关应用,同时要理解平抛运动的特点,根据动能定理计算出物体的速度,结合牛顿第二定律完成分析。
15.【答案】解:(1)设两物块粘在一起后从桌面边缘飞出时的速度大小为v,
水平方向:x=vt
竖直方向:
解得:v=2m/s
设物块A与B碰撞前的速度大小为,由题意知,碰撞后的速度大小为v,规定v的方向为正方向,由动量守恒定律可得:
=(+)v
解得:=4m/s
(2)设物块A从圆盘边缘P点甩出的速度为,由动能定理得:
由牛顿第二定律得:
解得:Fmax=18N
答:(1)物块A与B碰撞前的速度大小为4m/s;
(2)物块A与圆盘间的最大静摩擦力为18N。;
【解析】
由平抛运动功率和动量守恒定律求物块与碰撞前的速度大小;
由动能定理和牛顿第二定律求得物块与圆盘间的最大静摩擦力。
该题考查的是平抛运动与圆周运动相结合的题目,应用平抛运动的规律、动量守恒、动能定理和牛顿第二定律来解题,有一点的综合性,需要学生分清楚每个运动过程和运动过程的衔接点。