专题跟踪检测(十四) “能量与动量”实验专练（Word练习）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

专题跟踪检测（十四） “能量与动量”实验专练 1．某同学利用自己设计的弹簧弹射器做“探究弹簧弹性势能与形变量的关系”实验，装置如图所示。弹射器水平放置，小球在右侧端口时，弹簧恰好处于原长。现将弹簧压缩x后释放，质量为m的小球被弹射出去。已知桌面距离地面高度为h，测量小球落地的水平距离为s，小球可视为质点，重力加速度为g。请回答下列问题： (1)为减小实验误差，弹射器出口端应与桌面边缘____________(填“平齐”或“远离”)。 (2)当弹簧被压缩x时，弹簧的弹性势能Ep＝____________(用字母m、g、h、s表示)。 (3)该同学在实验中测出多组数据，并发现x与s成正比，则探究得出弹簧弹性势能Ep与形变量x的关系是____________。 A．Ep∝x　　　　　　 B．Ep∝ C．Ep∝x2 D．Ep∝ 解析：(1)弹射出后小球做平抛运动，为了测量速度是抛出时的速度，只有弹射器出口端与桌面边缘平齐，弹射后的速度才水平，从而减小速度引起的误差。 (2)根据能量守恒定律，弹簧的弹性势能转化为小球抛出时的动能，则有 Ep＝mv2 ，v＝，h＝gt2 整理得Ep＝s2。 (3)该同学在实验中测出多组数据，并发现x与s成正比，则探究得出弹簧弹性势能Ep与形变量x的关系是Ep∝x2 ，故选C。 答案：(1)平齐　(2)s2　(3)C 2．(2023·汉中高三模拟)某同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。a、b两滑块用细线连接，a、b两滑块间放置有一压缩的轻弹簧，a、b两滑块上分别装有相同的挡光片，a、b两滑块的质量(包括挡光片)分别为m1、m2。 (1)实验前用游标卡尺测出挡光片的宽度d，示数如图乙所示，则d＝__________ mm； (2)接通气源，调节气垫导轨下面的螺钉，当滑块放在气垫导轨上任一处均能处于________，则气垫导轨调节水平。将a、b两滑块按如图甲所示放置，剪断细线，a、b两滑块通过光电门1、2时的挡光时间分别为t1、t2，当表达式____________成立，则可验证a、b两滑块作用过程中动量守恒。实验表明，弹簧开始被压缩时具有的弹性势能大小为________________。(用已知和测量的物理量符号表示) 解析：(1)游标卡尺的主尺读数为10 mm，游标尺读数为10×0.05 mm＝0.50 mm 所以最终读数为10 mm＋0.50 mm＝10.50 mm。 (2)当滑块放在气垫导轨上任一处均能处于静止状态，则气垫导轨调节水平； 当表达式m1＝m2，即＝成立，则可以验证a、b两滑块作用过程中动量守恒； 根据能量守恒定律，弹簧开始被压缩时具有的弹性势能大小为Ep＝m12＋m22。 答案：(1)10.50　(2)静止状态 ＝　m12＋m22 3．某兴趣小组用如图甲所示的装置验证动能定理。 甲 (1)有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用： A．电磁打点计时器 B．电火花打点计时器 为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择________(选填“A”或“B”)。 (2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是________(选填“甲”或“乙”)。 (3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如图乙所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度vA＝________m/s。 乙 (4)测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L。小车动能的变化量可用ΔEk＝MvA2算出。砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g。实验中，小车的质量应________(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W＝mgL算出。多次测量，若W与ΔEk均基本相等则验证了动能定理。 解析：(1)电磁打点计时器打点计时时振针与纸带之间的摩擦较大；电火花打点计时器是电磁脉冲产生的电火花在纸带上打点，纸带所受阻力较小，故选B项。 (2)由于刚开始运动，拉力克服最大静摩擦力，而最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故平衡摩擦力的两种说法中，乙同学正确。 (3)在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。用刻度尺量出A左侧第一个点与A右侧第一个点之间的距离l＝1.24 cm，再除以0.02 s×2＝0.04 s，可得vA＝0.31 m/s。 (4)本实验中砝码的重力应该是小车所受的合外力。只有当小车的质量远大于砝码盘、砝码以及沙子的总质量时，才可以将砝码的