課時把關練高中物理RJ19第八章機械能守恒定律5　實驗驗證機械能守恒定律

課時把關練5實驗：驗證機械能守恒定律1.某同學用圖甲所示的裝置來驗證機械能守恒定律，該裝置比圖乙的裝置好些，正確的理由是（）甲乙A.減小了空氣阻力對實驗的影響B(tài).電火花計時器的工作電壓約8VC.可以節(jié)省紙帶，讓點跡更為密集D.保證重物從靜止釋放，避免因紙帶抖動而造成摩擦增大2.如圖甲所示，在驗證機械能守恒定律的實驗中：甲乙（1）除鐵架臺、鐵夾、交流電源、紙帶、打點計時器和重物外，還需選用下述哪種儀器？。A.停表 B.刻度尺C.天平 D.彈簧測力計（2）如圖甲是實驗開始前安裝的實驗裝置，該實驗裝置中的一處需要改正： 。（3）某同學改正裝置后得到了一條紙帶，下列說法正確的是（）A.紙帶上點密集的一端是與重物相連的B.紙帶上點稀疏的一端是與重物相連的C.實驗時先放開紙帶，再接通電源D.實驗時應先平衡摩擦力（4）某同學一次實驗中測得如圖乙所示三段位移，O點為起始點，已知相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為T，則他需要驗證的表達式為。3.用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為8V的交流電和直流電兩種。重物從高處由靜止開始下落，重物拖著紙帶打出一系列的點，利用紙帶上的點痕進行驗證機械能守恒定律：甲乙（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：A.按照圖示的裝置安裝器件；B.將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；C.用天平測出重物的質量；D.釋放紙帶，同時接通電源開關打出一條

紙帶；E.測量紙帶上某些點間的距離；F.根據(jù)測量的結果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。其中沒有必要進行的步驟是，操作不當?shù)牟襟E是。（將其選項對應的字母填在橫線處）（2）已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，

查得當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，測得所用重物的質量為1.00kg。實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點記作O，每相鄰兩個計數(shù)點之間有四個點未畫出，另選連續(xù)的三個計數(shù)點A、B、C作為測量的點，如圖乙所示。經(jīng)測量知A、B、C各點到O點的距離分別為50.50cm、83.00cm、130.50cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算出打B點時重物的瞬時速度vB=m/s；由O點運動到B點，重物重力勢能減少了J，動能增加了

J（結果均保留三位有效數(shù)字），可得出的結論是 。4.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示。甲乙丙（1）該實驗中使用電火花計時器，它的工作電壓是（選填“交流220V”“交流8V”或“直流8V以下”），紙帶下端所掛重物應選圖乙中的重物比較合適（填所選重物的字母）。（2）按照正確的操作得到如圖丙所示的紙帶。其中打O點時釋放重物，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的三個點，一同學用毫米刻度尺測量O點到A、B、C各點的距離，并記錄在圖丙中（單位：cm）。已知打點計時器打點時間間隔為0.02s，重物質量為0.5kg，當?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s2。①這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是。②現(xiàn)選取重物在OB段的運動進行數(shù)據(jù)處理，則打B點時重物的速度為m/s，OB段動能增加量為J，重力勢能減少量為J。（計算結果均保留三位有效數(shù)字）③即使在操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理很準確的前提下，該實驗測得的ΔEp也一定略大于ΔEk，這是實驗存在系統(tǒng)誤差的必然結果，試分析該實驗誤差產(chǎn)生的主要原因： 。5.某同學用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交變電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz，打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實驗數(shù)據(jù)（a）和其他條件進行推算。（b）（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為，打出C點時重物下落的速度大小為，重物下落的加速度的大小為。（2）已測得x1=8.89cm，x2=9.50cm，x3=10.10cm；當?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2，實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為Hz。6.某同學用如圖856甲所示裝置，研究“機械能守恒定律”，力傳感器固定在天花板上，細線一端吊著小球。實驗步驟如下：①將小球拉至與豎直方向夾角為θ處靜止釋放；②通過軟件描繪出細繩拉力隨時間變化如圖乙所示；③改變靜止釋放時細繩與豎直方向夾角θ值，重復實驗，得到多組數(shù)據(jù)。甲乙丙（1）從以下數(shù)據(jù)中選擇誤差最小的方案，來驗證機械能守恒定律，至少要測量的數(shù)據(jù)還有。A.小球的質量mB.細繩的長度LC.小球的直徑DD.圖乙中a點的拉力讀數(shù)F（2）如圖丙所示，以cosθ為橫軸，以F為縱軸描點繪圖，已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間，當圖像斜率k=，縱軸截距b=時，即可說明小球的運動是機械能守恒的。（用題中所給物理量符號表示）課時把關練5實驗：驗證機械能守恒定律參考答案1.D解析：用題圖甲所示裝置不能減小空氣阻力對實驗的影響，選項A錯誤；電火花計時器的工作電壓為220V，選項B錯誤；點跡過于密集不利于長度的測量，會增大誤差，選項C錯誤；用題圖甲所示裝置可以保證重物從靜止釋放，避免因紙帶抖動而造成摩擦增大，選項D正確。2.（1）B（2）重物沒有靠近打點計時器（或打點計時器放得過高）（3）A（4）(解析：（1）為了測得重物下落的加速度，需要用刻度尺測出紙帶上兩相鄰計數(shù)點間的距離，而時間是由打點計時器來算出，等式兩邊質量可以約去，故實驗用不到天平，也用不到彈簧測力計，故A、C、D錯誤，B正確。（2）實驗開始前，應讓重物靠近打點計時器，由題圖可知，重物沒有靠近打點計時器，這是錯誤的。（3）實驗開始時，紙帶上相鄰點間的距離小，即在相等時間內(nèi)的位移小，由此可知，紙帶上點密集的一端是與重物相連的，故A正確，B錯誤；實驗時應先接通電源，然后再放開紙帶，故C錯誤；實驗時不需要平衡摩擦力，故D錯誤。（4）由題意知O點為打出來的第一個點，速度為0，重物自由下落，初速度為0，打C點時重力勢能減小量ΔE利用勻變速直線運動的推論v動能增加量表達式為Δ因此只需要驗證mg(即(x3.（1）CBD（2）4.008.138.00在誤差允許的范圍內(nèi)，重物自由下落過程中機械能守恒解析：（1）打點計時器應接在電源的“交流輸出”上，故B操作不當；要驗證重物動能的增加量和重力勢能的減少量是否相等，即驗證mgh=12mv2（2）打B點時重物的瞬時速度vB=xAC2T=1.305-0.5050.2?m/s=4.00?4.（1）交流220VB（2）①12.8②1.570.6160.627③重物在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力）解析：（1）電火花計時器的工作電壓是交流220V，紙帶下端所掛重物應選圖乙中質量較大而橫截面積較小的B比較合適。（2）①這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是12.8，缺少有效數(shù)字。②打B點時重物的速度為vB=xAC2T=(16.12-9.84)×10-22×0.02m/s=1.57m/s；OB段動能增加量為ΔEk=12mvB2=12×0.5×1.572J≈0.616J；重力勢能減少量為Δ5.（1）12(x1+x2)f解析：（1）打出B點時，重物下落的速度等于AC段的平均速度，所以vB=x1+x同理打出C點時，重物下落的速度vC=x2+x由加速度的定義式得a=ΔvΔt=(（2）由牛頓第二定律得mgkmg=ma，解得f=2