高中物理魯科版第二章能的轉(zhuǎn)化與守恒 2023版學(xué)業(yè)分層測評9

學(xué)業(yè)分層測評(九)(建議用時(shí)：45分鐘)1．(多選)如圖6是用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)得到的一條紙帶．有關(guān)尺寸在圖中已注明．我們選中n點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．下面舉一些計(jì)算n點(diǎn)速度的方法，其中正確的是()圖6A．n點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vn＝gnTB．n點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vn＝g(n－1)TC．vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)D．vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)【解析】vn應(yīng)表示從(n－1)到(n＋1)間的平均速度．C、D對，A、B錯(cuò)．【答案】CD2．用如圖7所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重物從高處由靜止開始下落，重物拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測量，即能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：【導(dǎo)學(xué)號：45732060】圖7A．按照圖示的裝置安裝器材；B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；C．用天平測量出重物的質(zhì)量；D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶；E．測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算分析重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動(dòng)能．指出其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說明其原因：______________________________________.【解析】步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端；步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶；步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)實(shí)驗(yàn)原理，重物的動(dòng)能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去．【答案】BCD，原因見解析3．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中．圖8(甲)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，選取其中連續(xù)的計(jì)時(shí)點(diǎn)標(biāo)為A、B、C、…、G、H、I，對BH段進(jìn)行研究．(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為________．(2)用刻度尺測量距離時(shí)如圖(乙)，讀出A、C兩點(diǎn)間距為________cm，B點(diǎn)對應(yīng)的速度vB＝________m/s(保留三位有效數(shù)字)．(3)若H點(diǎn)對應(yīng)的速度為vH，重物下落的高度為hBH，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，為完成實(shí)驗(yàn)，要比較eq\f(1,2)veq\o\al(2,B)與________的大小(用字母表示)．圖8【解析】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則每隔s打一點(diǎn)．(2)sAC＝－cm＝cm，vB＝eq\f(sAC,2T)＝eq\f×10－2,2×m/s＝m/s.(3)由動(dòng)能定理有mghBH＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,H)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，得eq\f(v\o\al(2,B),2)＝eq\f(v\o\al(2,H),2)－ghBH.【答案】(1)s(2)(3)eq\f(1,2)veq\o\al(2,H)－ghBH4．在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz，甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶如圖9所示，應(yīng)選________紙帶好．甲乙圖9(2)若通過測量紙帶上某兩點(diǎn)間距離來計(jì)算某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，進(jìn)而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．現(xiàn)已測得甲紙帶上2、4兩點(diǎn)間距離為s1,0、3兩點(diǎn)間距離為s2，打點(diǎn)周期為T，為了驗(yàn)證0、3兩點(diǎn)間機(jī)械能守恒，則s1、s2和T應(yīng)滿足的關(guān)系式為________．【解析】(1)甲紙帶上第0、1兩點(diǎn)間距更接近2mm，故選甲紙帶好．(2)第3點(diǎn)處的速度v3＝eq\f(s1,2T)，打第3點(diǎn)時(shí)重物下落高度為s2，若機(jī)械能守恒，則mgs2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,3)，即gs2＝eq\f(s\o\al(2,1),8T2)，s2＝eq\f(s\o\al(2,1),8gT2).【答案】(1)甲(2)s2＝eq\f(s\o\al(2,1),8gT2)5．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置可以采用圖10中甲或乙方案來進(jìn)行．甲乙丙丁圖10(1)比較這兩種方案，________(選填“甲”或“乙”)方案好些．(2)該同學(xué)開始實(shí)驗(yàn)時(shí)情形如圖丙所示，接通電源釋放紙帶．請指出該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在的兩處明顯錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑孩賍_________；②__________.(3)該實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，且測得每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖10丁中所示．已知相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝s．則物體運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________；該紙帶是采用________(選填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的．【解析】由Δs＝aT2，利用逐差法得到物體運(yùn)動(dòng)的加速度a＝m/s2.若用自由落體實(shí)驗(yàn)測得物體運(yùn)動(dòng)的加速度，a應(yīng)該接近m/s2，所以該紙帶是采用乙實(shí)驗(yàn)方案得到的．【答案】(1)甲(2)①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電源②重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(3)m/s2乙6．用如圖11甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證砝碼m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．砝碼m2從高處由靜止開始下落，砝碼m1拖著紙帶打出一系列的點(diǎn)，從紙帶上獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．如圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶．紙帶中的0點(diǎn)是打下的第一個(gè)點(diǎn)，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上連續(xù)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、…，且每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離如圖所示，已知m1＝50g，m2＝150g，以下計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字．甲乙圖11(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)的速度v＝____________________________m/s.(2)在打“0”點(diǎn)到“3”點(diǎn)的過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝________J，系統(tǒng)勢能減少ΔEp＝________J(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取m/s2)．(3)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對此實(shí)驗(yàn)提出以下建議：A．繩的質(zhì)量要??；B．繩子越長越好；C．盡量保證砝碼只沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不要搖晃；D．兩個(gè)砝碼的質(zhì)量之差要盡可能?。陨辖ㄗh中確實(shí)對提高準(zhǔn)確程度有作用的是_________________________．【導(dǎo)學(xué)號：45732061】【解析】(1)v＝eq\f(＋×10－2,2×m/s＝m/s.(2)打“0”點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能Ek0＝0，打“3”點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能Ek3＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2＝eq\f(1,2)×(50＋150)×10－3×J＝J故系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝Ek3－Ek0＝J系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝(m2－m1)gh＝(150－50)×10－3××＋×10－2J＝J.(3)此實(shí)驗(yàn)中，繩子的質(zhì)