2013高考物理一轮总复习必修2第五章实验六知能优化演练

1．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是()A．重物质量的称量不准会造成较大误差B．重物质量选用得大些，有利于减小误差C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差解析：选BD.从需要验证的关系式ghn＝v2n2看，与质量无关，A错误．当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误．纸带先下落而后打点．此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D正确．2．关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是()A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小B．称出重锤的质量，是不可缺少的步骤C．纸带上第1、2两点间距若不接近2mm，无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大D．处理打完点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法解析：选D.A选项中，没有考虑纸带过短，长度测量的相对误差增大，故A错误；由12mv2＝mgh知，只需验证12v2＝gh即可，不必测重锤质量，故B错；对C项中的纸带，可选点迹清晰的距离合适的任两点(M、N)，通过计算ΔEk＝12mv2N－12mv2M与mghMN比较，实验误差不一定大，故C错；由于自由落体加速度较大，因此除去第1、2两点距离可能很小，其他相邻两点间的距离均大于或远大于2mm，用毫米刻度尺测量完全可以，不必采用“计数点”法，故D正确．3．(2010·高考四川卷)有4条用打点计时器(所用交流电频率为50Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的．为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3.请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791m/s2)()A．61.0mm65.8mm70.7mmB．41.2mm45.1mm53.0mmC．49.6mm53.5mm57.3mmD．60.5mm61.0mm60.6mm解析：选C.验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02s内的位移增加量为Δs＝gT2＝9.791×0.022≈3.9(mm)，只有C符合要求，故选C.图5－6－64．(2010·高考安徽卷)利用图5－6－6所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：a．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t通过v＝gt计算出瞬时速度v.b．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh计算出瞬时速度v.c．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h＝v22g计算出高度h.d．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v.以上方案中只有一种正确，正确的是________．(填入相应的字母)解析：在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做g，只能把它当做未知的定值，所以正确方案只有d项．答案：d5.图5－6－7(2010·高考课标全国卷)图5－6－7为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)A．米尺B．秒表C．0～12V的直流电源D．0～12V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(写出两个原因)解析：(1)打点计时器需要交流电源，测量高度h和纸带上计数点之间的距离需要米尺．所以选A、D.(2)此实验主要误差来源有两方面：①摩擦阻力；②测量误差．答案：(1)AD(2)纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差．6．(2012·广东佛山质检)(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，打出的纸带如图5－6－8所示．设重锤质量为m、交流电周期为T，则打点4时重锤的动能可以表示为__________．图5－6－8(2)为了求起点0到点4重锤的重力势能变化量，需要知道重力加速度g的值，这个g值应该是________(填选项的序号即可)．A．取当地的实际g值B．根据打出的纸带，用Δs＝gT2求出C．近似取10m/s2即可D．以上说法均错误解析：(1)打点4的速度v4＝h5－h32T，因此动能Ek＝12mv24＝12mh5－h32T2.(2)在“验证机械能守恒定律”实验中要求起点0到点4重锤的重力势能变化量，不能用机械能守恒来计算g值，应取当地的实际g值．答案：(1)18mh5－h3T2或12mh5－h32T2(2)A7．(2012·效实中学高三月考)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图5－6－9所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.80m/s2，那么：图5－6－9(1)根据图上所得的数据，应取图中O点到__________点来验证机械能守恒定律；(2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝__________J，动能增加量ΔEk＝__________J(结果取三位有效数字)；(3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以v22为纵轴，以h为横轴画出的图象是下图5－6－10中的________．图5－6－10解析：(1)由图中所给数据，只能计算出B点的瞬时速度，故选OB做研究．(2)vB＝ΔxACΔtAC＝23.23－15.552×0.02×10－2m/s＝1.92m/sΔEk＝12mv2B＝12×1.00×1.922J＝1.84JΔEp＝mgOB＝1.00×9.80×19.20×10－2J＝1.88J.(3)由mgh＝12mv2得：v22∝h，故A对．答案：(1)B(2)1.881.84(3)A8.图5－6－11(2012·温州调研)用如图5－6－11实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图5－6－12给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知m1＝50g、m2＝150g，则(g取10m/s2，结果保留两位有效数字)图5－6－12(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A．按照图5－6－11所示的装置安装器件；B．将打点计时器接到直流电源上；C．先释放m2，再接通电源打出一条纸带；D．测量纸带上某些点间的距离；E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能其中操作不当的步骤是__________(填选项对应的字母)．(2)在纸带上打下计数点5时的速度v＝__________m/s；(3)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝__________J，系统势能的减少量ΔEp＝____________J，由此得出的结论是________________________________________________________________________；(4)若某同学作出12v2－h图象如图5－6－13所示，写出计算当地重力加速度g的表达式____________，并计算出当地的实际重力加速度g＝__________m/s2.图5－6－13解析：(1)应将打点计时器接到交流电源上，B错误；应先接通电源，再释放m2，C错误．(2)在纸带上打下计数点5时的速度v＝21.60＋26.402×0.1×10－2m/s＝2.4m/s.(3)ΔEk＝12(m1＋m2)v2＝0.58J，系统势能的减少量ΔEp＝(m2－m1)gh＝0.60J，因此可得出在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒．(4)因12(m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh整理得：g＝m1＋m22hm2－m1v2，整理也可得到12v2＝m2－m1gm1＋m2h，所以12v2－h图象的斜率表示m2－m1gm1＋m2＝12g，即g2＝5.821.20m/s2，g＝9.7m/s2.答案：(1)BC(2)2.4(3)0.580.60在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒(4)g＝m1＋m22hm2－m1v29.7