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1、2020版高考物理全程复习课后练习19 实验：探究做功与速度变化的关系 1. 探究 “做功和物体速度变化的关系”的实验装置如图甲所示，图中是小车在1 条橡皮筋作用 下弹出，沿木板滑行的情形实验中小车获得的速度为v，由打点计时器所打出的纸带测 出，橡皮筋对小车做的功记为W ；实验时，将木板左端调整到适当高度，每次橡皮筋都拉 伸到同一位置释放请回答下列问题：当我们把2 条、 3 条 完全相同的橡皮筋并在一 起进行第 2 次、第 3 次 实验请回答下列问题： (1) 除了图甲中已给出的器材外，需要的器材还有：交流电源、_. (2) 如图乙所示是小车在某次运动过程中打点计时器在纸带上打出的一系列的点，
2、打点的 时间间隔为0.02 s ，则小车离开橡皮筋后的速度为_m/s.( 保留两位有效数字) (3) 将几次实验中橡皮筋对小车所做的功W和小车离开橡皮筋后的速度v，进行数据处 理，以 W为纵坐标， v 或 v 2 为横坐标作图，其中可能符合实际情况的是_ 2. 在利用碰撞做“验证动量守恒定律”的实验中，实验装置如图甲所示，图甲中斜槽PQ与水 平槽 QR平滑连接，按要求安装好仪器后开始实验先不放被碰小球，使入射小球从斜槽 上的 A点由静止滚下，重复实验若干次；然后把被碰小球静止放在槽的水平部分的前端边 缘 B处( 槽口 ) ，再使入射小球从斜槽上的A点由静止滚下，再重复实验若干次，在白纸上 记录
3、下挂于槽口B的重垂线在记录纸上的竖直投影点和各次实验时小球落点的平均位置， 从左至右依次为O 、 M 、P、N点，测得两小球直径相等，入射小球和被碰小球的质量分别 为 m1、m2，且 m1=2m 2. 则： (1) 两小球的直径用螺旋测微器测得，测量结果如图乙，则两小球的直径均为_mm. (2) 入射小球每次都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，其目的是_ A使入射小球每次都能水平飞出槽口 B使入射小球每次都以相同的动量到达槽口 C使入射小球在空中飞行的时间不变 D使入射小球每次都能与被碰小球对心碰撞 (3) 下列有关本实验的说法中正确的是_ A未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落点分别是M
4、 、P B未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落点分别是P、M C未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落点分别是N、M D在误差允许的范围内若测得|ON|=2|MP| ，则表明碰撞过程中两小球组成的系统满足动 量守恒定律 3. 如图所示，已知A、B两滑块的质量关系为mB=1.5mA，拍摄共进行了四次第一次是在两滑 块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后A滑块原来处于静止状态，设A、B滑块在拍摄闪 光照片的这段时间内是在10 cm 至 105 cm 这段范围内运动的( 以滑块上的箭头位置为准) ， 试根据闪光照片( 闪光时间间隔为0.4 s)，分析得出： (1)B 滑块碰撞前的速度vB=_；A滑
5、块碰撞后的速度vA=_， B滑块碰撞后 的速度 vB=_. 根据闪光照片分析说明碰撞发生位置在刻度尺_cm刻度处 (2) 根据闪光照片分析得出两滑块碰撞前两个滑块各自的质量与各自的速度的乘积之和是 _(kgm/s)(以 mA表示 ) ；两滑块碰撞后两个滑块各自的质量与各自的速度的乘积 之和是 _(kgm/s)(以 mA表示 ) 4. 某同学为探究小车动能变化与合外力做功的关系，设计了如图甲所示的实验装置，一端带有 定滑轮的长木板固定在桌面上，用细绳绕过定滑轮及轻质动滑轮将小车与弹簧测力计连起 来实验时，改变悬挂的钩码个数进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用纸带 计算出小车对应的速度 (
6、1) 实验中为使细绳对小车的拉力为小车受到的合外力，下列的做法正确的是_ A钩码的质量要远小于小车质量 B动滑轮的质量要远小于钩码的质量 C小车不连细绳时，反复调整木板倾角，直到纸带上打下的点分布均匀 (2) 图乙是实验中得到的某条纸带的一部分已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz， 由纸带数据求出纸带上打下A点时小车的速度vA=_m/s，打下 B点时小车的速度 vB=_m/s( 结果保留三位有效数字) (3) 按正确操作，使细绳对小车的拉力为小车的合外力，保证小车的质量不变，在钩码个 数不同的情况下，测量并找到A、B间的距离 (s AB) 相等的多条点迹清晰的纸带，分别计算 出打下 A、
7、B两点时小车的速度vA、vB，算出 v 2，v2=v v ，根据实验数据绘出 v 2 2 B2 A 与外力对小车所做的功W(W=Fs AB) 的关系图象，下列图象中最符合本实验实际情况的是 _ 5. 如图 1 所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装 置验证机械能守恒定律 (1) 对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_ A重物选用质量和密度较大的金属锤 B两限位孔在同一竖直面内上下对正 C精确测量出重物的质量 D用手托稳重物，接通电源后，释放重物 (2) 某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一 条完整的纸带，
8、由于纸带较长，图中有部分未画出，如图2 所示纸带上各点是打点计时 器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点重物下落高度应从纸带上计时点间 的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_ AOA 、 AD和 EG的长度 BOC 、 BC和 CD的长度 CBD 、 CF和 EG的长度 DAC 、 BD和 EG的长度 6. 为了 “探究动能改变与合外力做功的关系”实验，某同学设计了如下实验方案： 第一步：把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m 的重锤跨过定滑轮相连，重锤上连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑 块后，滑块沿木板向下匀
9、速运动，如图甲所示 第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重 锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止 开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示，打出的纸带如图丙所示 请回答下列问题： (1) 已知 O 、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为t ，根据纸带求滑块运动的速 度，打点计时器打B点时滑块运动的速度vB=_. (2) 已知重锤质量为m ，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必 须测出这一过程滑块_( 写出物理量的名称及符号，只写一个物理量) ，合外力对滑 块做的功的表达式W合=_.
10、(3) 算出滑块在OA 、 OB 、OC 、OD 、OE段合外力对滑块所做的功W以及在 A、B、C、 D、E各 点的速度 v，以 v2为纵轴、 W为横轴建立直角坐标系，描点作出v2W图象，可知该图象 是一条 _，根据图象还可求得_ 7. 某同学用两个光电门验证机械能守恒定律，装置如图1 所示，让细线悬吊的质量分布均匀的 小圆柱体绕悬点O在竖直面内做圆周运动，将光电门1 固定在小圆柱体运动轨迹的最低 点，调整光电门2 的位置，使小圆柱体在运动过程中阻挡光电门发出的光记录小圆柱体 通过光电门1、2 的时间 t1、t2，当地的重力加速度为g. (1) 要验证机械能守恒，除了要测量两个光电门间的高度差
11、h，还需要测量的物理量有 _( 写出物理量名称及符号) ，要验证机械能守恒，只要验证等式_( 用已知 量和测量量表示) 成立即可 (2) 由于两个光电门间的高度差比较难测量，该同学又改进了实验方法 如图 2 所示，将光电门1 放于水平长木板的两侧，适当调节细线悬点O的位置，使小圆 柱体通过最低点时恰好与长木板相碰，光电门的光束与小圆柱体静止悬挂时的重心在同一 高度； 将刻度尺竖直立于长木板上，让细线悬吊着的小圆柱体刚好与刻度尺接触，由刻度尺测 出小圆柱体此时重心离长木板的高度h1，将小圆柱体由静止释放，测出小圆柱体经过光电 门 1 的时间 t ； 将刻度尺右移，重复步骤多次，测出小圆柱体在不同
12、位置释放时重心离长木板的高度 h1，记录不同高度释放后小圆柱体通过光电门1 的时间 t ； 测出小圆柱体的长L，算出每次小圆柱体实际下落的高度h=_ ，作出h 1 t2 图象，作出的图象应是_；如果求得图线的斜率在误差允许的范围内等于 _，则机械能守恒定律得到验证 8. 用如图所示的装置来验证动量守恒定律，质量为mA的钢球 A用细线悬挂于O点，质量为mB 的钢球 B放在离地面高度为H的小支柱 N上， O点到 A球球心的距离为L，使悬线伸直并 与竖直方向的夹角为，释放后A球摆到最低点时恰与B球发生对心碰撞，碰撞后，A球 把原来静止于竖直方向的轻质指示针OC推到与竖直方向夹角为 处， B球落到地面
13、上， 地面上铺有一张盖有复写纸的白纸，保持 角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录 多个 B球的落点，进而测得B球的水平位移s，当地的重力加速度大小为g. (1)A 、B两个钢球的碰撞近似看成弹性碰撞，则A球质量 _B球质量 ( 选填 “大 于” 、“ 小于 ”或“等于 ”)，为了对白纸上多个B球的落地点进行数据处理，进而确定落 点的平均位置，需要用到的器材除刻度尺外，还需要_ (2) 用题中所给的物理量字母表示，碰撞前瞬间A球的动量pA=_，碰撞后瞬间A球 的动量 pA=_，碰撞后瞬间B球的动量 pB=_. 9. 某实验小组按照如图1 所示的装置对高中实验进行连续探究或验证实验一：探究小车做
14、匀 变速直线运动规律；实验二：验证牛顿第二定律；实验三：探究小车受到的合力做的功与 动能变化的关系 (1) 下列说法正确的是_ A三个实验操作中均先释放小车，再接通打点计时器的电源 B实验一不需要平衡摩擦力，实验二和实验三需要平衡摩擦力 C实验一和实验二需要满足小车质量远大于钩码总质量，实验三则不需要 D要求全部完成上述三个实验，除了图1 中所示的实验器材外，还要提供的共同实验器 材有刻度尺 (2) 实验小组按照规范操作打出的纸带如图2 所示，已知相邻计数点a、b、c、d 间的时间 间隔为 T，间距分别为s1、s2、s3，钩码总质量为m ，小车质量为M ，且 M ? m ，重力加速度 大小为
15、g，以小车为研究对象，那么从b 到 c 小车合力做的功W=_ ，小车动能的变 化量 Ek=_. (3) 在(2) 问中，用钩码总重力代替小车受到的细线拉力，存在_( 选填 “偶然误 差”或“系统误差 ”) 10. 如图 1 所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用 此装置可验证机械能守恒定律 (1) 已准备的器材有打点计时器( 带导线 ) 、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重 物，此外还需要的器材是_ A直流电源、天平及砝码 B直流电源、刻度尺 C交流电源、天平及砝码 D交流电源、刻度尺 (2) 安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2 所示图中O点为打点起始点，且速度为零选取纸带上打出的连续点A、B、C、 作为 计时点，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、 h2、h3.已知重物质量为m ，当 地重力加速度为g，计时器打点周期为T.为了验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计 算出从 O点到 F 点的过程中，重物重力势能的减少量Ep=_，动能的增加量 Ek=_(用题中所给字母表示) (3) 实验结果往往是重力势能的减少量略
