2019高中物理 第七章 机械能守恒定律 9 实验验证机械能守恒定律习题 新人教版必修2.doc

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1、19 9 实验实验验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律1在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验时，除了铁架台、低压交流电源、刻 度尺、纸带等实验器材外，还必需的器材应包括( ) A秒表 B天平 C打点计时器 D弹簧测力计 2(多选)某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中正确的是( ) A把电磁打点计时器固定在铁架台上，并用导线连接到低压交流电源上 B把连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度 C先释放纸带，再接通电源 D更换纸带，重复实验，处理数据3(多选)用自由落体运动验证机械能守恒定律就是看 mv 是否等于 mghn(n 对应打下1 22 n的第 n 个点)关

2、于该实验的下列说法中正确的是( ) A打点计时器打第一个点 O 时，重物的速度为 0 Bhn是计时点 n 到第一个点 O 的距离 Cm 为重物的质量，需用天平称量 D可以用 vngtn计算 vn，其中 tn(n1)T(T 为打点周期) 4在“利用重锤自由下落验证机械能守恒定律”的实验中，产生误差的主要原因是( ) A重锤下落的实际高度大于测量值 B重锤下落的实际高度小于测量值 C重锤实际末速度大于 gt(g 为重力加速度，t 为下落时间) D重锤实际末速度小于 gt 5在“验证机械能守恒定律”的实验中，纸带上打出的点如图 L791 所示，若重 物的质量为 1kg，图中点 P 为打点计时器打出的

3、第一个点，则从起点 P 到打下点 B 的过程 中，重物的重力势能的减少量 Ep_J，重物的动能的增加量 Ek_J(打点计时器的打点周期为 0.02s，g 取 9.8m/s2，小数点后均保留两位)图 L791 6在“验证机械能守恒定律”的实验中，有如下可供选择的实验器材：铁架台、电磁 打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源、天平、停表、导线、开关其中不必要的器 材是_，缺少的器材是_ 7 “验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法已知所用的电磁打点计 时器所接电源的频率为 50Hz，查得当地的重力加速度为 g9.80m/s2，重物质量为 1kg.某 同学选择了一条较理想的纸带，用刻度尺测

4、量时各计时点到 O 点的距离如图 L792 所示， 图中 O 点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D 分别是连续打出的计时点，各点到 O 点的距离如图所示从打下 O 点到打下 B 点，重物的重力势能的减少量 Ep_J，动能的增加量 Ek_J(均保留三位有效数字)2图 L792 8学校实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了如图 L793 甲、乙 所示的两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验；乙方案为用小车在木板斜面上下滑 进行实验 (1)组内同学对两种方案进行了讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方 案，你认为该小组选择的方案很可能是_(选填“甲”或“乙”)图 L79

5、3 (2)若该小组采用图甲的装置打出一条纸带，如图 L794 所示，相邻两点之间的时 间间隔为 0.02s，请根据纸带计算出打下 D 点时纸带的速度大小为_m/s(结果保留 三位有效数字)图 L794 (3)该小组内同学们根据纸带算出了打下各点时纸带的速度，作出 v2h 图线，则图线 斜率的物理意义是 _9小刚同学用如图 L795 所示的实验装置验证“机械能守恒定律” ，他进行如下操 作： 用天平测出小球的质量为 0.50kg；3图 L795 用游标卡尺测出小球的直径为 10.0mm； 用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为 82.05cm； 电磁铁先通电，让小球吸在其下端； 电磁铁断电时，小

6、球自由下落； 在小球通过光电门时，计时装置记下小球通过光电门所用的时间为 2.50103s， 由此可算出小球通过光电门的速度 (1)由以上测量数据可计算出小球重力势能的减少量 Ep_J，小球动能的变 化量 Ek_J(g 取 9.8m/s2，结果均保留三位有效数字) (2)从实验结果中发现 Ep_(选填“稍大于” “稍小于”或“等于”)Ek，试 分析可能的原因：_. 10现利用如图 L796 所示装置验证机械能守恒定律图中 AB 是固定的光滑斜面， 斜面的倾角为 30，1 和 2 是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计 时器都没有画出让滑块从斜面的顶端滑下，光电门 1、2 各自连

7、接的光电计时器显示的挡 光时间分别为 5.00102s、2.00102s已知滑块质量为 2.00kg，滑块沿斜面方向的长 度为 5.00cm，光电门 1 和 2 之间的距离为 0.54m，g 取 9.80m/s2，取滑块经过光电门时纸 带的速度为其平均速度则：图 L796 (1)滑块经过光电门 1 时的速度 v1_m/s，通过光电门 2 时的速度 v2_m/s. (2)滑块通过光电门 1、2 之间的动能增加量为_J，重力势能的减少量为_J. 11某同学利用如图 L797 所示的实验装置验证机械能守恒定律该同学经正确操 作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为 1、2、3、4

8、、5、6、7，测量各计数点到第一个点的距离 h，并正确求出打相应点时纸带的 速度 v.各计数点对应的数据见下表：计数点1234567h/m0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777 v/(ms1)1.942.332.733.133.50 v2/(m2s2)3.765.437.459.8012.304图 L797 请在图 L798 坐标系中，描点作出 v2h 图线；由图线可知，重锤下落的加速度 g_(保留三位有效数字)m/s2；若当地的重力加速度 g9.80m/s2，根据作出的 图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是 _图 L798图 L799 12如图 L

9、799 所示，质量分别为 m1和 m2的两个小物块 A 和 B 分别系在一条跨过 定滑轮的软绳两端，已知 m1m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律 (1)若选定物块 A 从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有 _(填选项前的字母) A物块的质量 m1、m2 B物块 A 下落的距离及下落这段距离所用的时间 C物块 B 上升的距离及上升这段距离所用的时间 D绳子的长度 (2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出了以下建议，其中确定对提 高实验结果的准确程度有用的是_(填选项前的字母)5A绳的质量要轻 B在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好 C尽量保证物块只沿竖直方向运动，不

10、要摇晃 D两个物块的质量之差要尽可能小 (3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果的准确程度有益的建议： _1C 解析本实验需要测量物体下落的高度来计算重力势能，测定速度来计算物体 动能增加量，故还需要用打点计时器 2ABD 解析在做“验证机械能守恒定律”的实验时，应先接通电源，后释放纸带， 以保证打第一个点时纸带的速度为 0，故选项 C 错误，A、B、D 均正确 3AB 解析实验的原理就是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律，因此 打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应为零hn与 vn分别表示打第 n 个点时重物下 落的高度和对应的瞬时速度，vn应利用纸带上的数据求出，若用 vngt

11、n求 vn则已默认机 械能守恒了，验证实验也就变得无意义了本实验中，不需要测量重物的质量，因为公式mghn mv 的两边都有 m，故只要 ghn v 成立，则 mghn mv 就成立，机械能守恒定律1 22 n1 2 2 n1 22 n也就被验证了 4D 50.49 0.48 6低压直流电源、天平、停表 低压交流电源、重锤、刻度尺解析 因为此实验是通过比较 v2和 gh 是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要1 2测量重锤质量，打点计时器本身就测时间，所以不需要用停表测时间 72.74 2.70 8(1)甲 (2)1.75 (3)当地重力加速度的两倍 解析 (1)一般情况下，甲方案中，重物带动

12、纸带下降，摩擦阻力相对重物的重力较 小，因此误差较小乙方案中，摩擦阻力相对重力沿斜面方向的分力较大，因此误差较 大(2)vD1.75m/s.CE 2TOEOC 2T(3)由 mgh mv2，整理得 v22gh，图线斜率为 2g，即为当地重力加速度的 2 倍1 29(1)4.02 4.00 (2)稍大于 空气阻力的影响或高度测量中忽略了小球的尺度等 解析 (1)小球重力势能减小量 Epmgh0.59.80.8205J4.02J；小球通过光电门的平均速度为 v m/s4m/s，小球的动能变化量d t0.01 2.5 103Ek mv24.00J(2)从实验结果中发现 Ep稍大于 Ek，原因是空气阻

13、力的影响或高1 2度测量中忽略了小球的尺度等 10(1)1.00 2.50 (2)5.25 5.29 解析 (1)v1m/s1.00m/s，v2m/s2.50m/s.L t15.00 102 5.00 102L t25.00 102 2.00 1026(2)动能增加量 Ek m(v v ) 2.00(2.5021.002) J5.25J，重力势能的1 22 22 11 2减少量 Epmgxsin2.009.800.54sin30J5.29J. 11如图所示 9.75(9.699.79 均可) 图线为过原点的直线，所求 g与 g 基本相 等解析若机械能守恒，则满足 v22gh，即 v2h 图线的

14、斜率表示当地的重力加速度的 2 倍，由所作的图线可求出斜率为 19.5m/s2，故 g9.75m/s2，误差允许的范围内 gg，故机械能守恒 图线为过坐标原点的一条直线，所求 g与 g 基本相等，即能粗略验证自由下落的重 锤机械能守恒 12(1)AB(或 AC) (2)AC (3)对同一高度进行多次测量取平均值(或选取受力后伸长 最小的绳子等)解析 (1)A、B 组成的系统机械能守恒的表达式为(m1m2)gl (m1m2)v2，其中1 2l t(l 表示 A 下降或 B 上升的距离，t 为 A 下降或 B 上升的时间)，故验证机械能守恒定v 2律的表达式为(m1m2)gl (m1m2)，测量的物理量为 m1、m2、l、t，故应选 A、B1 2(2l t)2或 A、C. (2)由上述分析可见，没有考虑软绳机械能的变化，故采用轻绳以忽略绳的机械能，计 算 A、B 速度时考虑的是二者沿绳方向的速度，故应保持两物块只沿竖直方向运动，不要摇 晃 (3)可从实验条件和测量的量出发考虑问题：如对同一高度进行多次测量取平均值以减小偶 然误差；选取受力后相对伸长量小的绳子以忽略绳势能的变化，且使 A、B 运动的距离相 同