2019年高中物理 第7章 第9節(jié)實驗 驗證機械能守恒定律同步檢測 新人教版必修21(溫州十校聯(lián)合體xxxx學(xué)年高一下學(xué)期聯(lián)考)在“驗證機械能守恒定律”實驗中，紙帶將被釋放瞬間的四種情況如照片所示，其中最合適的是()答案：D2一同學(xué)用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。實驗所用的電源有交流電(頻率為50Hz)和直流電兩種輸出。實驗中，重錘從高處由靜止開始落下，重錘拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點進行測量，即可驗證機械能守恒定律。該同學(xué)按如下步驟進行實驗：A用天平測量出重錘的質(zhì)量；B按圖示的裝置安裝器件；C將打點計時器接到電源的直流輸出端上；D接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子，打出一條紙帶；E換用另外紙帶，重復(fù)步驟D；F選取合適的紙帶；G測量所選紙帶上某些點之間的距離；H根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能和它增加的動能，比較二者是否相等。以上實驗步驟中有一項是沒有必要進行的，它的步驟編號是_；有一項步驟操作有誤，它的步驟編號是_。答案：A；C解析：驗證機械能守恒時，等式兩邊可以約去質(zhì)量，所以不需要測量重錘的質(zhì)量；打點計時器需接到低壓交流電源上，C步驟錯誤。3(濟南一中xxxx學(xué)年高一下學(xué)期期中)在驗證機械能守恒定律實驗中，打出的紙帶如圖所示，其中A、B為打點計時器打下的第1、2個點，AB2mm，D、E、F為點跡清晰時連續(xù)打點的計時點，測得D、E、F到A的距離分別為S1、S2、S3(圖中未畫出)。設(shè)打點計時器的打點頻率為f，重物質(zhì)量為m，實驗地點重力加速度為g。一位學(xué)生想從紙帶上驗證打下A點到打下E點過程中，重物的機械能守恒。(1)實驗中，如下哪些操作是必要的_。A用秒表測量時間B重物的質(zhì)量應(yīng)盡可能大些C先開電源后放紙帶D先放紙帶后開電源(2)重物重力勢能減少量EP_，動能增量EK_。(3)比較EP和EK發(fā)現(xiàn)，重物重力勢能的減少量EP大于動能的增加量EK，造成這一誤差的原因_。答案：(1)BC(2)mgs2，(3)摩擦阻力和空氣阻力做負功，損失了機械能。解析：(1)實驗中為減少誤差，重物的質(zhì)量要大些；要先開電源，再放紙帶。(2)由于AB2mm，所以A為計時起點EPmgs2，vEEKmv(3)由于存在阻力，所以EP>EK。4利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示：(1)實驗步驟：將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于1m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；用游標卡尺測量擋光條的寬度為l9.30mm。由導(dǎo)軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s_cm。將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過光電門2；從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間t1和t2；用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式；滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時速度分別為v1_和v2_。當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1_和Ek2_。在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量Ep_(重力加速度為g)。(3)如果Ep_，則可認為驗證了機械能守恒定律。答案：(1)60.00(答案在59.9660.04之間的也可)(2)(Mm)()2(Mm)()2mgs(3)Ek2Ek1解析：(1)距離s80.30cm20.30cm60.00cm。(2)由于擋光條寬度很小，因此可以將擋光條通過光電門時的平均速度當(dāng)成瞬時速度，擋光條的寬度l可用游標卡尺測量，擋光時間t可從數(shù)字計時器讀出。因此，滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時速度分別為v1，v2。當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)的總動能分別為Ek1(Mm)v(Mm)()2；Ek2(Mm)v(Mm)()2。在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量Epmgs。(3)如果在誤差允許的范圍內(nèi)EpEk2Ek1，則可認為驗證了機械能守恒定律。能力提升1在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：(1)供實驗選擇的重物有以下四個，應(yīng)選擇：()A質(zhì)量為10g的砝碼B質(zhì)量為200g的木球C質(zhì)量為50g的塑料球D質(zhì)量為200g的鐵球(2)下列敘述正確的是()A實驗中應(yīng)用秒表測出重物下落的時間B可用自由落體運動的規(guī)律計算重物的瞬時速度C因為是通過比較和mgh是否相等來驗證機械能是否守恒，故不需要測量重物的質(zhì)量D釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過限位孔(3)質(zhì)量m1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.04s，那么從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中， 物體重力勢能的減少量Ep_J，此過程中物體動能的增加量Ek_J。(g9.8m/s2，保留三位有效數(shù)字)答案：(1)D(2)CD(3)2.282.26解析：(1)為減小實驗誤差應(yīng)選用鐵球。(2)EPmg2.28JvB2.125m/sEkmv2.26J。2(江蘇啟東中學(xué)xxxx學(xué)年高一下學(xué)期期末)某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖中所標數(shù)據(jù)為實際距離，該同學(xué)通過計算得到不同時刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m0.2kg，計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：時刻t2t3t4t5速度(m·s1)4.994.483.98(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度v5_m/s；(2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增量Ep_J，動能減少量Ek_J；(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若Ep與Ek近似相等，從而驗證了機械能守恒定律。由上述計算得Ep_Ek(選填“>”“<”或“”)，造成這種結(jié)果的主要原因是_ _。答案：(1)3.48(2)1.241.28(3) <存在空氣阻力解析：(1)t5時刻小球的速度v5×102m/s3.48m/s；(2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增量Epmgh250.2×9.8×(23.6821.1618.66)×102J1.24J，動能減少量Ekmvmv1.28J；(3)Ep<Ek，造成這種結(jié)果的主要原因是上升過程中存在空氣阻力。3如圖(a)中，懸點正下方P點處放有水平放置熾熱的電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運動。在地面上放上白紙，上面覆蓋著復(fù)寫紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時，會在下面白紙上留下痕跡。用重垂線確定出A、B點的投影點N、M。重復(fù)實驗10次(小球每一次都從同一點由靜止釋放)球的落點痕跡如圖(b)所示，圖中米尺水平放置，零刻度線與M點對齊。用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B兩點的豎直距離，再量出M、C之間的距離x，即可驗證機械能守恒定律，已知重力加速度為g，小球的質(zhì)量為m。(1)根據(jù)圖(b)可以確定小球平拋時的水平射程為_cm。(2)用題中所給字母表示出小球平拋時的初速度v0_。(3)用測出的物理量表示出小球從A 到B過程中，重力勢能的減少量Ep_，動能的增加量Ek_。答案：(1)65.0(2)x(3)mg(h1h2)4某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。該同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點紙帶，在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數(shù)點，依次為1、2、3、4、5、6、7，測量各計數(shù)點到第一個打點的距離h，并正確求出打相應(yīng)點時的速度v。各計數(shù)點對應(yīng)的數(shù)據(jù)見下表：計數(shù)點1234567h(m)0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777v(m/s)1.942.332.733.133.50v2(m2/s2)3.765.437.459.8012.25(1)請在圖乙坐標中，描點作出v2h圖線；(2)由圖線可知，重錘下落的加速度g_m/s2(保留三位有效數(shù)字)；(3)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.8m/s2，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗證自由下落的重錘機械能守恒的依據(jù)是_。答案：(1)作出v2h圖線如圖(2)9.75(答9.699.79均給分)(3)圖線為通過坐標原點的一條直線，斜率g的一半與g基本相等(不交代“通過坐標原點”也給分)