2024-2025學(xué)年高中物理第七章9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律練習(xí)含解析新人教版必修2

PAGEPAGE69.試驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.在做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)時,以下說法正確的是()A.選用重錘時,密度大、體積小的比密度小、體積大的好B.選用重錘時,密度小、體積大的比密度大、體積小的好C.選用的重錘肯定要測其質(zhì)量D.重錘的質(zhì)量大小與試驗(yàn)精確性無關(guān)解析:驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律試驗(yàn)中,由于重物要克服空氣阻力做功,從而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,選用密度大、體積小的重錘能減小空氣阻力的影響,從而減小誤差,A正確,B、D錯誤;因驗(yàn)證量中都含有質(zhì)量,故不用測重錘的質(zhì)量,C錯誤。答案:A2.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)中,由于打點(diǎn)計(jì)時器兩限位孔不在同一豎直線上,故紙帶通過時受到較大阻力,則結(jié)果()A.mgh>B.C.mgh=D.以上都有可能解析:紙帶受到較大阻力,設(shè)重物克服阻力做的功為W,依據(jù)動能定理有mgh-W=所以mgh>答案:A3.某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05s閃光一次,圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離,該同學(xué)通過計(jì)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m=0.2kg,計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字):時刻t2t3t4t5速度/(m·s-1)4.994.483.98(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)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ΔEp=J,動能削減量ΔEk=J;

(3)在誤差允許的范圍內(nèi),ΔEp與ΔEk近似相等,從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。由上述計(jì)算得ΔEp(選填“>”“<”或“=”)ΔEk,造成這種結(jié)果的主要緣由是。

解析:(1)t5時刻小球的速度v5=16.14+18.66(2)從t2到t5時間內(nèi),重力勢能增量ΔEp=mgh25=0.2×9.8×(23.68+21.16+18.66)×10-2J=1.24J,動能削減量ΔEk=1(3)ΔEp<ΔEk,造成這種結(jié)果的主要緣由是上升過程中存在空氣阻力。答案:(1)3.48(2)1.241.28(3)<存在空氣阻力4.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)采納重錘自由下落的方法。(g取10m/s2)(1)用公式(2)若試驗(yàn)中所用重錘的質(zhì)量m=1kg,打點(diǎn)紙帶如甲圖所示,打點(diǎn)時間間隔為0.02s,則記錄B點(diǎn)時,重錘速度vB=,重錘的動能EkB=,從起先下落起至B點(diǎn),重錘的重力勢能削減量是,因此可得出的結(jié)論是

。

甲(3)依據(jù)紙帶算出的相關(guān)各點(diǎn)的速度值,量出下落的距離,則以乙解析:(1)初速度為0,所選第一、其次兩點(diǎn)接近2mm。(2)vB=xAC2T=EkB=12mvBΔEp=mghB=1×10×17.6×10-3J=0.176J。(3)由12m答案:(1)02mm(2)0.59m/s0.174J0.176J在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),重錘動能的增加量等于重力勢能的削減量(3)C實(shí)力提升1.某位同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn),下列操作步驟錯誤的是()A.把打點(diǎn)計(jì)時器固定在鐵架臺上,用導(dǎo)線連接到低壓溝通電源上B.將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(yàn),依據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)解析:運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時器的試驗(yàn)均需先接通電源且打點(diǎn)穩(wěn)定時才能松開紙帶。答案:C2.右圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)裝置示意圖。現(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平?；卮鹣铝袉栴}:(1)為完成此試驗(yàn),除了所給的器材,還須要的器材有。(填入正確選項(xiàng)前的字母)

A.刻度尺B.停表C.低壓直流電源D.低壓溝通電源(2)試驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的緣由有:(寫出兩個緣由)。

解析:(1)在處理數(shù)據(jù)時須要測量長度,故須要刻度尺;電磁打點(diǎn)計(jì)時器工作時須要運(yùn)用低壓溝通電源;所以選項(xiàng)A、D正確。(2)造成誤差的緣由有:①紙帶和打點(diǎn)計(jì)時器之間有摩擦;②用刻度尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時讀數(shù)有誤差;③計(jì)算勢能變更時,選取始末位置過近;④交變電流頻率不穩(wěn)定。答案:(1)AD(2)①紙帶和打點(diǎn)計(jì)時器之間有摩擦。②用刻度尺測量紙帶上點(diǎn)的位置時讀數(shù)有誤差。③計(jì)算勢能變更時,選取始末位置過近。④交變電流頻率不穩(wěn)定。(任選其二)3.如圖所示,兩個質(zhì)量各為m1和m2的小物塊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(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)若選定物塊A從靜止起先下落的過程中進(jìn)行測量,則須要測量的物理量有。

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下落的距離及下落這段距離所用的時間;④繩子的長度。(2)為提高試驗(yàn)結(jié)果的精確程度,某小組同學(xué)對此試驗(yàn)提出以下建議: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精確程度有作用的是。

(3)寫出一條上面沒有提到的對提高試驗(yàn)結(jié)果精確程度有益的建議:

。

解析:(1)通過連在一起的A、B兩物塊驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,即驗(yàn)證系統(tǒng)的勢能變更與動能變更是否相等,A、B連在一起,A下降的距離肯定等于B上升的距離;A、B的速度大小總是相等的,故不須要測量繩子的長度和B上升的距離剛好間。(2)假如繩子質(zhì)量不能忽視,則A、B組成的系統(tǒng)勢能將有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動能,從而為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律帶來誤差;若物塊搖擺,則兩物塊的速度有差別,為減小系統(tǒng)的動能帶來誤差;繩子長度和兩個物塊質(zhì)量差應(yīng)適當(dāng)。(3)多次取平均值可削減測量誤差,繩子伸長量盡量小,可削減測量的高度的精確度。答案:(1)①②(2)①③(3)例如:“對同一高度進(jìn)行多次測量取平均值”,“選取受力后相對伸長盡量小的繩子”等等。4.★現(xiàn)要通過試驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。試驗(yàn)裝置如圖所示:水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌;導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光片的滑塊,其總質(zhì)量為m0,左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連;遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直;導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門,可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t。用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端C點(diǎn)的距離,h表示A與C的高度差,b表示遮光片的寬度,s表示A、B兩點(diǎn)間的距離,將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點(diǎn)時的瞬時速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作圖:(1)若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放,則在滑塊從A運(yùn)動至B的過程中,滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢能的削減量可表示為,動能的增加量可表示為。若在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒,(2)多次變更光電門的位置,每次均令滑塊自同一點(diǎn)(A點(diǎn))下滑,測量相應(yīng)的s與t值。結(jié)果如下表所示:項(xiàng)目12345s/m0.6000.8001.0001.2001.400t/ms8.227.176.445.855.4311.481.952.412.923.39以s為橫坐標(biāo),1t2由測得的h、d、b、m0和