人教版高中物理必修部分第5讲三A2.docx
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人教版高中物理必修部分第5讲三A2
高效作业 知能提升
一、选择题
1．在探究功与物体速度变化的关系的实验中，某同学在一次实验中得到一条如图5－5－15所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间稀疏，出现这种情况的原因可能是（ ）
图5－5－15
A．电源的频率不稳定
B．木板倾斜的程度太大
C．没有使木板倾斜或倾斜角太小
D．小车受到的阻力较大
解析：
出现上述情况的原因是小车先加速再减速，说明开始时橡皮筋的弹力大于摩擦力，随后又小于摩擦力，因此没有完全平衡摩擦力．
答案：
CD
2．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x1、x2、x3.请你根据下列x1、x2、x3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．61.0mm 65.8mm 70.7mm
B．41.2mm 45.1mm 53.0mm
C．49.6mm 53.5mm 57.3mm
D．60.5mm 61.0mm 60.6mm
解析：
验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻0.02s内的位移增加量为Δx＝gT2＝9.791×0.022m≈3.9mm.
答案：
C
二、非选择题
图5－5－16
3．如图5－5－16所示，将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，利用此装置可以测定重力加速度．
（1）所需器材有打点计时器（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__________（填字母代号）中的器材．
A．直流电源、天平及砝码
B．直流电源、毫米刻度尺
C．交流电源、天平及砝码
D．交流电源、毫米刻度尺
（2）通过作图的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．为使图线的斜率等于重力加速度，除作v－t图像外，还可作__________图像，其纵轴表示的是__________，横轴表示的是__________．
解析：
本题考查用打点计时器测重力加速度，涉及器材的选取和用图像处理数据的方法．
（1）打点计时器需接交流电源．重力加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码．计算速度需要测相邻计数点间的距离，需要刻度尺，选D.
（2）由公式v2＝2gh，可绘出
－h图像，其斜率也等于重力加速度．
答案：
（1）D
（2）
－h 速度二次方的二分之一 重物下落的高度
4．某实验小组采用图5－5－17所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50Hz.
图5－5－17
（1）实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端．用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，____________________；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．
（2）图5－5－18是钩码质量为0.03kg、砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得计数点到O的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在下表中的相应位置．
图5－5－18
纸带的测量结果
测量点
s/cm
v/（m·s－1）
O
0.00
0.35
A
1.51
0.40
B
3.20
0.45
C
______
______
D
7.15
0.54
E
9.41
0.60
（3）在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，__________做正功，__________做负功．
（4）实验小组根据实验数据绘出了图5－5－19的图线（其中Δv2＝v2－v
），根据图线可获得的结论是______________________________．要验证“动能定理”，还需测量的物理量是摩擦力和_______．
图5－5－19
答案：
（1）②接通电源 释放小车 断开开关
（2）5.06 0.49 （3）钩码的重力 小车所受摩擦力 （4）小车初、末速度的二次方的差与位移成正比 小车的质量
5．（2011·广州模拟）“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图5－5－20所示的甲或乙方案来进行．
（1）比较这两种方案，__________（选填“甲”或“乙”）方案好些，理由是___________________________________________________________________________________________________________.
图5－5－20
（2）如图5－5－21是该实验中得到的一条纸带，测得每两个相邻计数点间的距离如图5－5－21所示，已知每两个相邻计数点之间的时间间隔T＝0.1s．物体运动的加速度a＝__________；该纸带是采用__________（选填“甲”或“乙”）实验方案得到的，简要写出判断依据______________________________________________．
图5－5－21
（3）如图5－5－22是采用甲方案时得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是（ ）
图5－5－22
A．vN＝gnT B．vN＝
C．vN＝
D．vN＝g（n－1）T
答案：
（1）甲 该方案摩擦阻力小，误差小，操作方便
（2）4.83m/s2 乙 因为物体的加速度比g小得多 （3）BC
图5－5－23
6．光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置（发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细），如图5－5－23中的A和A′，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图5－5－23中的B和B′，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束，光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间．现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有__________（每个物理量均用文字和字母表示，如高度H）；验证机械能守恒的关系式为__________．
解析：
本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的，关键是速度的测定，本题改打点计时器测量速度为光电门测量．由于本装置可记录小球通过光电门的时间Δt，则将小球的直径D除以Δt，即可求出小球经过光电门的速度，若再测出两光电门间相距的高度H，即可验证机械能守恒定律，故需要测量的物理量有：
小球直径D，两光电门间的竖直高度H，小球通过上下两光电门的时间Δt1、Δt2，则小球通过上、下两光电门处的速度分别为
、
.
则验证机械能守恒的关系式为：
m（
）2－
m（
）2＝mgH，
化简得：
－
＝2gH.
答案：
小球直径D、两光电门间的竖直高度H及小球通过两光电门的时间Δt1、Δt2
－
＝2gH
图5－5－24
7．探究能力是进行物理学研究的重要能力之一．物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能，转动动能的大小与物体转动的角速度有关．为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系，某同学采用了下述实验方法进行探索：
如图5－5－24所示，先让砂轮由动力带动匀速旋转，测得其角速度ω，然后让砂轮脱离动力，由于克服转轴间摩擦力做功，砂轮最后停止，测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n，通过分析实验数据，得出结论．经实验测得的几组ω和n如下表所示：
ω/rad·s－1
0.5
1
2
3
4
n
5.0
20
80
180
320
Ek/J
另外已测得砂轮轴的直径为1cm，转轴间的摩擦力为
N.
（1）计算出砂轮每次脱离动力的转动动能，并填入上表中．
（2）由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为________________．
解析：
（1）从脱离动力到最后停止转动，由动能定理得－Ff·n·πD＝0－Ek0，即Ek0＝nFfπD＝0.1n将n的不同数值代入可得到相应的转动动能如下表：
Ek/J
0.5
2
8
18
32
答案：
（1）
Ek/J
0.5
2
8
18
32
（2）Ek＝2ω2
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