高中物理同步学习方略必修2课后巩固提升7-9 10页

课 后 巩 固 提 升 ‎1.在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要直接测量和间接测量的数据是重物的(　　)‎ A．质量　　　　　　　 B．下落时间 C．下落高度 D．瞬时速度 解析　本实验要验证在只有重力做功的情况下，机械能守恒，从纸带上直接测量物体下落的高度，并通过纸带上的点测定物体在某位置时的瞬时速度．‎ 答案　CD ‎2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件更为有利的是(　　)‎ A．只要足够重就可以 B．只要体积足够小就可以 C．既要足够重，又要体积足够小 D．应该密度大些，还应便于夹紧纸带 解析　在验证机械能守恒定律的实验中，阻力与重力相比越小，实验中的误差就越小，所以选择下落的重物时应既要重，体积又小，即密度要大些，而且还应便于夹紧纸带．故C、D选项正确．‎ 答案　CD ‎3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度，以及与此相对应的下落距离h，以v2为纵轴，以h为横轴，建立坐标系，描点后画出变化图线，从而验证机械能守恒定律，若所有操作均正确，则得到的v2h图象应是下图中的(　　)‎ 解析　mv2＝mgh得v2＝2gh，所以v2∝h，所画v2h图象是一通过原点的直线．‎ 答案　C ‎4．在做“验证机械能守恒定律”实验时，打点计时器的电源频率是50Hz.某同学先后打出两条纸带，纸带Ⅰ上从第1点开始的相邻点间的距离依次为：‎1.9mm,‎6.0mm,‎10.0mm,‎14.0mm；纸带Ⅱ上从第1点开始的相邻各点间的距离依次为：‎2.5mm、‎6.0mm、‎11.5mm、‎16.3mm.那么应选用纸带________进行测量和计算．‎ 根据你所选用的纸带，利用第2、3两点间的距离和第4、5两点间的距离，可以计算出当地的重力加速度的大小为________．‎ 在打第3点时重物的瞬时速度为________m/s.‎ 为了验证机械能守恒定律，应该计算出打第2、3、4点时物体减少的________和增加的________，然后比较它们的数值在实验允许误差范围内是否近似相等．‎ 解析　打点计时器使用的为50‎ ‎ Hz的交流电，每两个自然点之间的时间间隔为0.02 s，如果物体做自由落体运动，第一个0.02 s的位移h＝gΔt2≈‎2mm，所以纸带的第一、二两点的距离接近‎2mm的纸带，说明纸带释放的时间合适，正好在打第一个点时释放，用该条纸带的数据，实验结果误差较小，故应选纸带Ⅰ .利用Δx＝2gT2，g＝m/s2＝‎10m/s2，v3＝m/s＝‎0.4m/s.物体下落过程中，重力势能减少，动能增加，Ep的减少量和Ek的增加量相等，则过程中机械能守恒．‎ 答案　Ⅰ　‎10.0m/s2　0.40　重力势能　动能 ‎5．“验证机械能守恒定律”的实验装置已安装完毕，请完成如下实验操作：‎ ‎(1)将纸带穿过打点计时器的____________________，纸带下端固定在重锤上，上端用手提住，纸带不与限位孔接触．‎ ‎(2)接通打点计时器的电源使它工作，让纸带从________状态开始释放，计时器在纸带上打出一系列的点．‎ ‎(3)更换纸带重复进行四次实验．从打出的几条纸带中挑选____‎ 的纸带进行下面的测量．‎ ‎(4)把纸带上的第1个点记为O.在第1个点后距离较远处任意选取一点P，数出由O到P________数目n，用刻度尺测出________的距离h.‎ ‎(5)打点计时器工作电源频率为50Hz，则打点间隔时间为______‎ s．根据v＝________计算出P点的速度．‎ ‎(6)由上面的h和v分别计算______________________和________‎ ‎___________，看两者______________________．‎ ‎(7)在其他纸带上再另选几个点，重复步骤(4)、(5)、(6)．‎ 答案　(1)限位孔并在复写纸下面经过 ‎(2)静止 ‎(3)点迹清晰 ‎(4)计时点间隔的　OP间 ‎(5)0.02　 ‎(6)重锤重力势能的减少ΔEp＝mgh　重锤动能的增量ΔEk＝mv2　在实验误差范围内是否近似相等 ‎6．用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种．重物从高处由静止开始下落，打点计时器在重物拖着的纸带上打出一系列的点，选取点迹清晰的纸带进行测量，即可“验证机械能守恒定律”．‎ 下面列举了该实验的几个操作步骤：‎ A．按照图示的装置安装器件；‎ B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；‎ C．用天平测量出重锤的质量；‎ D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；‎ E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；‎ F．根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．‎ 指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，并说明原因．‎ 解析　步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端．步骤D是错误的，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带；步骤C不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能表达式中都包含了质量m，可以约去．‎ 答案　见解析 ‎7．利用打点计时器“验证机械能守恒定律”，让重锤自由下落，在纸带上打出一系列点．舍去前面较密集的点，取O为起始点，各点间距已标在纸带上，如下图所示．所用交流电源频率为50 Hz，重锤质量为m＝‎100 g.‎ ‎(1)打出A点时，重锤下落的速度vA＝________，重锤的动能EkA＝________.‎ ‎(2)打出F点时，重锤下落的速度vF＝________，重锤的动能EkF＝________.‎ ‎(3)从打A点到打F点，重锤的动能增加了________，重力势能减少了________．‎ ‎(4)据上述计算结果，在实验误差允许的范围内，从打A点到打F 点过程中，得到的结论是__________________________________．‎ 答案　(1)‎1.30m/s　0.084J ‎(2)‎2.27m/s　0.257J ‎(3)0.173J　0.175J ‎(4)在误差范围内，物体下落过程机械能守恒 ‎8．用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．‎ ‎(1)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值，如下图所示．根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a＝________.‎ ‎(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是________．试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤下落的过程中受到的平均阻力大小为F＝________.‎ 解析　(1)根据匀变速直线运动规律Δs＝aT2，有a＝＝＝f2.‎ ‎(2)根据牛顿第二定律有：mg－F＝ma，得F＝mg－ma＝m[g－]．‎ 故需要测量的物理量为重锤的质量m.‎ 答案　(1)f2‎ ‎(2)重锤的质量m　m[g－]‎ ‎9．为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能的大小，可以将弹簧固定在一带有凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如下图所示，用钢球将弹簧压缩至最短，最后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，实验时(1)需要测定的物理量为______‎ ‎____________________________________________________________________________________________________________________.‎ ‎(2)计算弹簧最短时弹性势能的关系式是Ep＝________.‎ 解析　(1)需要测定的物理量有：钢球质量m、桌面高度h、钢球落点与飞出点的水平距离s.‎ ‎(2)弹簧最短时的弹性势能全部转化为钢球平抛时的初动能，Ep＝mv，而根据平抛运动规律有：‎ h＝gt2，s＝v0t得，v0＝，‎ 故Ep＝mv＝.‎ 构思实验的方案应从实验的目的和原理出发，并结合现有的实验条件；实验过程中测量工具的选择应根据实验原理中涉及的物理量和实验精确度的要求选取．例如，测量一个小球的直径要用游标卡尺，测量一根长约‎1m的线用毫米刻度尺即可；实验器材的安装应从操作方便、实验误差小等方面考虑；实验步骤的设计和实验器材安装遵循的原则基本一致；实验数据的处理从两方面考虑：①准确，尽可能消除偶然误差；②简便等．‎ 答案　(1)钢球质量m、桌面高度h、钢球落点与飞出点的水平距离s ‎(2) ‎10．如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1>m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．‎ ‎(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有____________．(填入选项前的编号)‎ ‎①物块的质量m1、m2；‎ ‎②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；‎ ‎③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；‎ ‎④绳子的长度．‎ ‎(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：‎ ‎①绳的质量要轻；‎ ‎②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；‎ ‎③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；‎ ‎④两个物块的质量之差要尽可能小．‎ 以上建议中确定对提高准确程度有作用的是____________．(填入选项前的编号)‎ ‎(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_______________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________.‎ 答案　(1)①②或①③‎ ‎(2)①③‎ ‎(3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”等．‎