2019-2020年高中物理 7.9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（精講優(yōu)練課型）實(shí)驗(yàn)演練 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 7.9實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（精講優(yōu)練課型）實(shí)驗(yàn)演練 新人教版必修2 1.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法或做法正確的是( ) A.必須用秒表測(cè)重物下落的時(shí)間 B.選用質(zhì)量小的重物可減小實(shí)驗(yàn)誤差 C.實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先用天平測(cè)出重物的質(zhì)量 D.實(shí)驗(yàn)中不得用公式v=求下落高度h時(shí)的速度 【解析】選D。實(shí)驗(yàn)中通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，不需要秒表，A錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)供選擇的重物應(yīng)該是相對(duì)質(zhì)量較大、體積較小的物體，這樣能減少摩擦阻力的影響，B錯(cuò)誤。因?yàn)槭潜容^mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去，不需要測(cè)出重物的質(zhì)量，C錯(cuò)誤。若用公式v=求下落高度h時(shí)的速度，表明就已經(jīng)承認(rèn)了機(jī)械能守恒，這與本實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的目的矛盾，D對(duì)。 2.(xx桂林高一檢測(cè))在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：(1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必須的，其編號(hào)為________(多選)。 A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶)　　　　B.重錘 C.天平 D.毫米刻度尺 E.秒表(或停表) F.運(yùn)動(dòng)小車 (2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，為保證重物下落時(shí)初速度為零，應(yīng)________。 A.先接通電源，再釋放紙帶 B.先釋放紙帶，再接通電源 (3)下列說法中正確的是________(多選)。 A.實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，一定用到低壓直流電源 B.選用重物時(shí)，同樣大小、形狀的重物應(yīng)選重一點(diǎn)的比較好 C.要選用第1、2兩點(diǎn)距離接近2 mm的紙帶 D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是動(dòng)能增加量略小于重力勢(shì)能的減少量 【解析】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶)、重錘是必須的，為了測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，需要毫米刻度尺；因?yàn)槭潜容^mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去，不需要測(cè)出重物的質(zhì)量，不需要用天平；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身可以計(jì)算時(shí)間，所以不需要秒表，實(shí)驗(yàn)用的是重錘，不需要運(yùn)動(dòng)小車。故選A、B、D。 (2)開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放紙帶，讓它帶著紙帶一同落下。這樣有利于數(shù)據(jù)的采集和處理，減少實(shí)驗(yàn)誤差。故選A。 (3)電火花計(jì)時(shí)器不用低壓電源，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用低壓交流電源，故A錯(cuò)誤；為了減小空氣阻力的影響，在選擇重物時(shí)，要選擇密度大的，即選擇質(zhì)量大體積小的重物，B正確；由公式h=gt2可知，若開始第1、2兩點(diǎn)間的距離為2mm，則打第1個(gè)點(diǎn)時(shí)的速度為零，這樣只需比較mgh、mv2的大小關(guān)系即可，實(shí)驗(yàn)方便，C正確；由于空氣阻力和紙帶與計(jì)時(shí)器摩擦的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是動(dòng)能增加量略小于重力勢(shì)能的減少量，故D正確。 答案：(1)A、B、D　(2)A　(3)B、C、D 3.(xx漳州高一檢測(cè))在“用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2。實(shí)驗(yàn)選用重錘質(zhì)量為m(kg)，O是打下的第1點(diǎn)，從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶，此紙帶第1、2點(diǎn)間的距離接近________。紙帶上連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D至第1點(diǎn)O的距離如圖所示，則重錘從O運(yùn)動(dòng)到C，重力勢(shì)能減少________。重錘經(jīng)過C時(shí)的速度為________m/s。其動(dòng)能增加________。 【解析】第1、2點(diǎn)的距離h=gt2=9.80.022m=1.96mm≈2mm，重錘從O運(yùn)動(dòng)到C，重力做功WG=mghOC=9.8m56.110-2J=5.50mJ。 故重力勢(shì)能減少5.50mJ，重錘過C點(diǎn)時(shí)速度： vC==m/s=3.3m/s， 增加的動(dòng)能ΔEk=m=m3.32J≈5.45mJ。 答案：2mm　5.50mJ　3.3　5.45mJ 4.(xx黃岡高一檢測(cè))“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，采用重物自由下落的方法： (1)實(shí)驗(yàn)中，下面哪種測(cè)量工具是必需的__________。 A.天平　　　　　　 B.直流電源 C.刻度尺 D.秒表 (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，所用重物的質(zhì)量為200g。實(shí)驗(yàn)中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示，O為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)。計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，甲同學(xué)用=2gxOB，乙同學(xué)用vB=，其中所選方法正確的是______(選填“甲”或“乙”)同學(xué)，由此求得打B點(diǎn)時(shí)重物速度vB=________m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢(shì)能總是大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是_________________________________________________。 【解析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，需要驗(yàn)證下列方程成立mgh=mv2，即gh=v2，則不需要天平，v由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶測(cè)出，不需要秒表，電火花計(jì)時(shí)器工作電源為220V交流電源，故需要交流電源，紙帶處理需要刻度尺。故選C。 (2)根據(jù)=2gxOB計(jì)算速度，相當(dāng)于承認(rèn)了機(jī)械能守恒正確，故甲同學(xué)錯(cuò)誤。打B點(diǎn)時(shí)重物速度vB==m/s=1.92 m/s。 (3)重物下落過程中，克服空氣阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功。 答案：(1)C　(2)乙　1.92　(3)克服空氣對(duì)重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功 5.現(xiàn)利用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為30，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與它們連接的光電計(jì)時(shí)器都沒有畫出。讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.0010-2s、2.0010-2s。已知滑塊質(zhì)量為2.00 kg，滑塊沿斜面方向的長(zhǎng)度為 5.00 cm，光電門1和2之間的距離為0.54 m，g取9.80m/s2，取滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度為其平均速度。 (1)滑塊經(jīng)過光電門1時(shí)的速度v1=________m/s，通過光電門2時(shí)的速度v2=________m/s。 (2)滑塊通過光電門1、2之間的動(dòng)能增加量為________J，重力勢(shì)能的減少量為________J。 【解析】(1)v1==m/s=1.00 m/s v2==m/s=2.50 m/s (2)動(dòng)能增加量ΔEk=2.00(2.502-1.002)J=5.25 J 重力勢(shì)能的減少量： ΔEp=2.009.800.54sin30J=5.29 J 答案：(1)1.00　2.50　(2)5.25　5.29 6.某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的紙帶的一部分損壞，損壞的是前端部分。剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測(cè)出標(biāo)在圖中，單位是cm。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz，重力加速度g取9.8m/s2，重物質(zhì)量為m。 (1)重物在2點(diǎn)時(shí)的速度v2=________，在5點(diǎn)時(shí)的速度v5=________，此過程中動(dòng)能增加量ΔEk=________，重力勢(shì)能減少量ΔEp=________。由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：______________________________________________________。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖像正確的是(其中ΔEk表示重物動(dòng)能的變化量，Δh表示重物下落的高度)( ) 【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可以求出重物在2點(diǎn)時(shí)的速度v2=m/s=1.50 m/s和重物在5點(diǎn)時(shí)的速度v5=m/s= 2.075 m/s，所以動(dòng)能增加量為ΔEk=m-m=1.03mJ，重物從2點(diǎn)到5點(diǎn)，重力勢(shì)能減少量為ΔEp=mgh25=m9.8(3.2+3.6+4.0)10-2J=1.06mJ，由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒。 (2)重物機(jī)械能守恒，應(yīng)有重物減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能，即ΔEk= mgΔh，可見重物增加的動(dòng)能與下落的距離成正比，選項(xiàng)C正確。 答案：(1)1.50m/s　2.075 m/s　1.03mJ　1.06mJ 　在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒　(2)C 7.(xx鄭州高一檢測(cè))某同學(xué)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律： (1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶的兩個(gè)限位孔必須處在同一____線上。 (2)接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，松開______。 (3)將紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)記為0，并在離0點(diǎn)較遠(yuǎn)的任意點(diǎn)依次選取幾個(gè)連續(xù)的點(diǎn)，分別記為1，2，3，…。量出各點(diǎn)與0點(diǎn)的距離h，算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，分別記為v1至v6，數(shù)據(jù)如下表： 代表符號(hào) v1 v2 v3 v4 v5 v6 數(shù)值(m/s) 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78 表中有一個(gè)數(shù)據(jù)有較大誤差，代表符號(hào)為________。 (4)修正數(shù)據(jù)后，該同學(xué)計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)速度的平方值，并作v2-h圖像，如圖乙所示，若得出的直線斜率為k，則可測(cè)出重力加速度g=________。與真實(shí)值相比，測(cè)出的g值________(選填“偏小”或“偏大”)。 【解析】(1)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)要求可知：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶的兩個(gè)限位孔必須處在同一豎直線上。 (2)接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，松開紙帶，讓紙帶和重物一起做自由落體運(yùn)動(dòng)。 (3)根據(jù)mgh=mv2→v=可知v3組數(shù)據(jù)誤差較大。 (4)由mgh=mv2可得：g==；由于重物和紙帶下落過程中受到限位孔的阻力作用，速度值偏小，即測(cè)量值與真實(shí)值相比，測(cè)出的值偏小。 答案：(1)豎直　(2)紙帶 (3)v3　(4)　偏小