【學(xué)練考】2021-2022學(xué)年高一人教版物理必修2練習(xí)冊：7.9-實驗：驗證機(jī)械能守恒定律-

9試驗：驗證機(jī)械能守恒定律1．在做“驗證機(jī)械能守恒定律”的試驗時，發(fā)覺重錘削減的勢能總是大于重錘增加的動能，造成這種現(xiàn)象的緣由是()A．選用的重錘質(zhì)量過大B．選用的重錘質(zhì)量過小C．空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力的影響D．試驗時操作不夠細(xì)，試驗數(shù)據(jù)測量不精確?????2．某位同學(xué)做“驗證機(jī)械能守恒定律”的試驗，下列操作步驟中正確的是()A．把電磁打點計時器固定在鐵架臺上，并用導(dǎo)線連接到低壓溝通電源上B．把連有重錘的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重錘提升到肯定高度C．先釋放紙帶，再接通電源D．更換紙帶，重復(fù)試驗，處理數(shù)據(jù)3．用自由落體運(yùn)動驗證機(jī)械能守恒定律就是看eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)是否等于mghn(n為計時點的編號0、1、2、……)．下列說法中正確的是()A．打點計時器打第一個點O時，重物的速度為0B．hn是計時點n到第一個點O的距離C．m為重物的質(zhì)量，需用天平稱量D．可以用vn＝gtn計算vn，其中tn＝(n－1)T(T為打點周期)4．在“利用重錘自由下落驗證機(jī)械能守恒定律”的試驗中，產(chǎn)生誤差的主要緣由是()A．重錘下落的實際高度大于測量值B．重錘下落的實際高度小于測量值C．重錘實際末速度大于gt(g為重力加速度，t為下落時間)D．重錘實際末速度小于gt5．在“驗證機(jī)械能守恒定律”的試驗中，紙帶上打出的點如圖L7-9-1所示，若重物的質(zhì)量為1kg，圖中點P為打點計時器打出的第一個點，則從起點P到打下點B的過程中，重物的重力勢能的削減量ΔEp＝________J，重物的動能的增加量ΔEk＝________J．(打點計時器的打點周期為0.02s，g取9.8m/s圖L7-9-16．在“驗證機(jī)械能守恒定律”的試驗中，有如下可供選擇的試驗器材：鐵架臺、電磁打點計時器、復(fù)寫紙、紙帶、低壓直流電源、天平、停表、導(dǎo)線、開關(guān)．其中不必要的器材是________，缺少的器材是________________________________．7．“驗證機(jī)械能守恒定律”的試驗接受重物自由下落的方法．已知所用的電磁打點計時器所接電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.80m/s2，重物質(zhì)量為1kg.某同學(xué)選擇了一條抱負(fù)的紙帶，用刻度尺測量時各計時點到O點的距離如圖L7-9-2所示，圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D分別是連續(xù)打出的計時點．由打下O點到打下B點，重物的重力勢能的削減量ΔEp＝________J，動能的增加量ΔEk＝________J圖L7-9-28．驗證機(jī)械能守恒定律可以接受爭辯自由落體運(yùn)動的方法，也可以接受爭辯物體從斜面上自由下滑運(yùn)動的方法，但后者誤差較大，其緣由是________________．為了減小誤差，提出如下措施：A．減小物體的質(zhì)量B．增大物體的質(zhì)量C．減小斜面的傾角D．增大斜面的傾角E．用小車代替滑塊F．給物體肯定的初速度合理的措施是：________．9．下面列出“驗證機(jī)械能守恒定律”的試驗的一些試驗步驟：A．用天平測出重物和夾子的質(zhì)量；B．將重物系在夾子上；C．將紙帶穿過打點計時器，上端用手提著，下端夾在系住重物的夾子上，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器；D．打點計時器接在同學(xué)電源溝通輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V以下(電源不接通)；E．打點計時器固定放在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上；F．在紙帶上選取幾個點，進(jìn)行測量并記錄數(shù)據(jù)；G．用停表測出重物下落的時間；H．接通電源，待打點計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶；I．切斷電源；J．更換紙帶，重新進(jìn)行兩次；K．在三條紙帶中選出較好的一條；L．進(jìn)行計算，得出結(jié)論，完成試驗報告；M．拆下導(dǎo)線，整理器材．以上步驟，不必要的步驟是________，正確步驟的合理挨次是______________．10．某同學(xué)利用他自己試驗時打出的紙帶，測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數(shù)點對應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以eq\f(1,2)v2為縱軸畫出了如圖L7-9-3所示的圖線．圖線未過原點O的緣由是_____________________________________．圖L7-9-311．在“驗證機(jī)械能守恒定律”的試驗中，若以eq\f(v2,2)為縱軸，以h為橫軸，則依據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪出的eq\f(v2,2)-h圖像應(yīng)是______才能驗證機(jī)械能守恒定律；eq\f(v2,2)-h圖線的斜率等于________的數(shù)值．12．某同學(xué)依據(jù)機(jī)械能守恒定律，設(shè)計試驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系．(1)如圖L7-9-4所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表．由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝________N/m.(g取9.80m/s砝碼質(zhì)量(g)50100150彈簧長度(cm)8.627.636.66(2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖L7-9-5甲所示；調(diào)整導(dǎo)軌，使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小________．(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v.釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為________．(4)重復(fù)(3)中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖乙．由圖乙可知，v與x成________關(guān)系．由上述試驗可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的________成正比．圖L7-9-4甲乙圖L7-9-513．如圖L7-9-6所示，質(zhì)量分別為m1和m2的兩個小物塊A和B分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1>m2.現(xiàn)要利用此裝置驗證機(jī)械能守恒定律．圖L7-9-6(1)若選定物塊A從靜止開頭下落的過程進(jìn)行測量，則需要測量的物理量有________．(在橫線上填入選項前的編號)①物塊的質(zhì)量m1、m2；②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間；③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時間；④繩子的長度．(2)為提高試驗結(jié)果的精確?????程度，某小組同學(xué)對此試驗提出了以下建議：①繩的質(zhì)量要輕；②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好；③盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動，不要搖擺；④兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能小．以上建議中的確對提高試驗結(jié)果的精確?????程度有用的是________．(在橫線上填入選項前的編號)(3)寫出一條上面沒有提到的對提高試驗結(jié)果的精確?????程度有益的建議：____________________．9試驗：驗證機(jī)械能守恒定律1．C2．ABD[解析]在做“驗證機(jī)械能守恒定律”的試驗時，應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，以保證打第一個點時紙帶的初速度為0，故選項C錯誤，A、B、D均正確．3．AB[解析]試驗的原理就是利用重物的自由落體運(yùn)動來驗證機(jī)械能守恒定律，因此打點計時器打第一個點時，重物運(yùn)動的速度應(yīng)為零．hn與vn分別表示打第n個點時重物下落的高度和對應(yīng)的瞬時速度，vn應(yīng)利用紙帶上的數(shù)據(jù)求出，若用vn＝gtn求vn則已默認(rèn)機(jī)械能守恒了，驗證明驗也就變得無意義了．本試驗中，不需要測量重物的質(zhì)量，由于公式mghn＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)的兩邊都有m，故只要ghn＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,n)成立，則mghn＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)就成立，機(jī)械能守恒定律也就被驗證了．4．D5．0.490.486．低壓直流電源、天平、停表低壓溝通電源、重錘、刻度尺[解析]由于此試驗是通過比較eq\f(1,2)v2和gh是否相等來驗證機(jī)械能是否守恒，故不需要測量重錘質(zhì)量，打點計時器本身就測時間，所以不需要用停表測時間．7．2.742.708．摩擦阻力的影響DE[解析]物體從斜面上自由下滑運(yùn)動受斜面的摩擦阻力較大，誤差較大．增大斜面的傾角可有效地減小摩擦阻力的影響，滾動摩擦力小于滑動摩擦力，用小車代替滑塊是可行的，所以D、E措施合理．9．AGEDBCHIJMKFL[解析]由于此試驗是通過比較eq\f(mv2,2)和mgh是否相等來驗證機(jī)械能是否守恒，故不需測量重物的質(zhì)量m，打點計時器本身就測時間，所以不需要用停表測時間，故不必要的步驟是A、G.10．該同學(xué)做試驗時先釋放了紙帶后接通電源[解析]位移為零時就有速度，說明該同學(xué)做試驗時先釋放了紙帶后接通電源．11．過原點的直線重力加速度g[解析]本試驗的目的是驗證mgh＝eq\f(1,2)mv2，即eq\f(1,2)v2＝gh.由等式可知，eq\f(1,2)v2-h圖像應(yīng)是一條過原點的直線，其斜率應(yīng)等于重力加速度g的數(shù)值．12．(1)50(2)相等(3)滑塊的動能(4)正比壓縮量的平方[解析](1)依據(jù)F1＝m1g＝kΔx1，F(xiàn)2＝m2g＝kΔx2，有m1g－m2g＝kΔx1－kΔx2，則k＝eq\f(0.49,0.0099)N/m＝49.5N/m，同理可以求得k′＝eq\f(0.49,0.0097)N/m＝50.5N/m，則勁度系數(shù)為k＝eq\f(k＋k′,2)＝50N/m.(2)滑塊離開彈簧后做勻速直線運(yùn)動，故滑塊通過兩個光電門時的速度相等．(3)在該過程中彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能．(4)圖線是過原點的傾斜直線，所以v與x成正比；彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，即E彈＝eq\f(1,2)mv2，即彈性勢能與速度的二次方成正比，則彈性勢能與彈簧的壓縮量的二次方成正比．13．(1)①②(或①③)(2)①③(3)對同一高度進(jìn)行多次測量取平均值(或選取受力后伸長最小的繩子等)[解析](1)A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為(m1－m2)gl＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2，其中l(wèi)＝eq\f(v,2)t(l表示A下降或B上升的距離，t為A下降或B上升的時間)，故驗證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為(m1－m2)·gl＝eq\f(1,2)(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al