專題提升課9動力學和能量觀點的綜合應用1.(2023浙江金華模擬)在“驗證機械能守恒定律”實驗中。(1)下列說法正確的是(選填字母);

A.安裝打點計時器時,兩個限位孔的中心連線必須在同一豎直線上B.交變電流的頻率不等于50Hz不會對實驗結果產生誤差C.進行數據處理時,紙帶上需要每隔4個點選取一個計數點D.可以利用公式vn2=2gh來計算打第(2)利用如圖所示的裝置進行實驗,在打出的一條清晰紙帶上,以打下的第一個點為O點,然后間隔幾個點后,依次選取連續的計數點。計算出各計數點的速度v,測量各計數點距O點的距離h,并作出如圖所示的v2-h圖像。在實驗誤差允許范圍內,(選填“能”或“不能”)得出機械能守恒的結論。圖像未過原點的原因是

。

答案(1)A(2)能打下第一個點時,重物已有初速度解析(1)安裝打點計時器時,兩個限位孔必須處于同一豎直線上,以減小下落時紙帶受到的阻力,A正確;實驗中認為兩個點時間間隔為0.02s,如交變電流的頻率不等于50Hz,將會對實驗結果產生誤差,B錯誤;實驗中重物下落速度快,記錄下的點少,以真實的點作為計數點,C錯誤;需要用平均速度替代時間中點的瞬時速度,D錯誤。(2)能,選取圖示的兩個計數點,即有12Δv2=0.45m2·s-2,故gh=0.49m2·s-2,在實驗誤差范圍內,機械能守恒;圖像未過原點的原因是打下第一個點時,2.(2022湖南桃源第一中學模擬)利用如圖所示裝置來驗證機械能守恒定律,該裝置在豎直平面內標有表示圓心角的刻度,最低點裝有光電門?，F將一不可伸長的細線穿過帶孔的小鋼球(質量為m),讓小鋼球從θ刻度處由靜止釋放(如圖甲),擺球通過光電門時間為Δt,已知當地重力加速度為g。甲乙(1)利用刻度尺測量擺繩長R;螺旋測微器測量小鋼球的直徑D,由圖乙可知小鋼球的直徑D是mm。

(2)通過最低點時小球的動能Ek=;從靜止釋放到最低點的過程中重力勢能的減小量ΔEp=。(用題中物理量R、m、θ、Δt、g、D表示)

(3)將此過程中小球的重力勢能的減小量和動能的增加量進行比較,實驗結果往往是重力勢能的減小量略大于動能的增加量。寫出一條提高實驗精確度的建議。答案(1)6.122~6.125均可(2)12mDΔt2mg(R+(3)見解析解析(1)螺旋測微器的可動刻度每一小分度表示0.01mm,所以螺旋測微器可準確到0.01mm。螺旋測微器的讀數為6mm+12.3×0.01mm=6.123mm。(2)光電門測得小球在最低點的速度v=DΔt,則Ek=12mv2=12mDΔt2;小球下降的高度h=(R+D2)(1-sinθ),重力勢能的減少量ΔEp(3)提高實驗精確度的建議:多次測量,結果取平均值或適當增大小球質量或適當減小小球體積或增大小球密度(選用鋼球、銅球等)。3.(2023山東青島模擬)為了消除空氣阻力對實驗結果的影響,某實驗小組用如圖甲所示實驗裝置做驗證機械能守恒定律實驗,牛頓管豎直固定在鐵架臺上,光電門固定在牛頓管的外側,緊貼牛頓管外側再固定刻度尺(圖中未畫出),啟動抽氣泵,將牛頓管內的空氣抽出,已知橡膠球的質量為m,當地重力加速度為g。(1)先用游標卡尺測量橡膠球直徑d,如圖乙所示,則小球直徑d=mm;

(2)從刻度尺上讀取橡膠球球心和光電門中心對應的刻度值l1、l2。將橡膠球由靜止釋放,記錄橡膠球第一次通過光電門的擋光時間Dt1;(3)要驗證橡膠球下落過程中機械能是否守恒,只需比較與是否相等即可;(用上面測得數據符號表示)

(4)該小組要利用該裝置進一步探究橡膠球與管底第一次碰撞前后球的機械能損失情況,他們記錄了橡膠球第二次通過光電門的擋光時間Δt2,則碰撞過程中橡膠球損失的機械能為。

答案(1)6.60(3)d22Δt12g(4)m解析(1)根據游標卡尺的讀數規則有0.6cm+12×0.05mm=6.60mm。(3)要驗證橡膠球下落過程中機械能是否守恒,則只需滿足v22根據上面測得數據符號表示d22Δt12=g((4)第二次通過光電門時的速度為v'=dΔ則根據能量守恒有ΔEk=12mv2-12mv'2=4.(2023湖南湘潭模擬)用如圖甲所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗,質量均為m的鉤碼A、B通過定滑輪用細線連接,鉤碼B上放一個質量也為m的槽碼C,從一定高度由靜止釋放后,鉤碼B通過帶孔隔板F而槽碼C留在隔板上,之后鉤碼B勻速下降并通過光電門E。(1)用游標卡尺測得鉤碼厚度d如圖乙所示,則鉤碼厚度d=mm;

(2)實驗測得槽碼C到隔板的高度為h,鉤碼通過光電門的時間為t,查得當地重力加速度為g,若在誤差允許范圍內滿足表達式(用本題中涉及的符號表示),則驗證了該系統在到達隔板前的過程機械能守恒;

(3)利用本裝置還可以測槽碼的質量,實驗如下:鉤碼的質量m已知,取另一未知質量的槽碼D,操作方法同上;多次改變槽碼D到隔板的高度,記錄多組對應數據h與t;并作出1t2-h圖像,如圖丙所示,求得圖線的斜率為k,則槽碼D的質量表達式為(用m、g、d、k表示丙答案(1)15.60(2)h=3(3)2解析(1)游標卡尺讀數為15mm+12×0.05mm=