《2022年高中物理 機(jī)械能守恒定律 第九節(jié) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè) 新人教版必修1》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年高中物理 機(jī)械能守恒定律 第九節(jié) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè) 新人教版必修1(5頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年高中物理 機(jī)械能守恒定律 第九節(jié) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè) 新人教版必修1
一、選擇題
1.用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,下面哪些測(cè)量工具是必需的( )
A.天平 B.彈簧測(cè)力計(jì)
C.刻度尺 D.秒表
[解析] 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,需用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離,不需用天平測(cè)出重物的質(zhì)量,也不需用秒表和彈簧測(cè)力計(jì),故正確答案為C.
[答案] C
2.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,對(duì)于自由下落的重物,下述選擇的條件哪種更為有利( )
A.只要足夠重就可以
B.只要體積夠小就可以
C.既要足夠重,又要體積非常小
D.應(yīng)該密度大
2、些,還應(yīng)便于夾緊紙帶,使紙帶在運(yùn)動(dòng)時(shí)不致扭曲
[解析] 利用重物下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí),必須讓空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響越小越好,所以重物的密度越大,阻力相對(duì)重力越小,越有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差,同時(shí)還應(yīng)便于實(shí)驗(yàn)操作,故正確選項(xiàng)為C、D.
[答案] CD
3.某位同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),下列操作步驟中正確的是( )
A.把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,并用導(dǎo)線連接到低壓交流電源上
B.將連有重錘的紙帶穿過(guò)限位孔,將紙帶和重錘提升到一定高度
C.先釋放紙帶,再接通電源
D.更換紙帶,重復(fù)實(shí)驗(yàn),根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)
[解析] 在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先接通電源,后釋放
3、紙帶,以保證打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶的初速度為零,故只有C錯(cuò)誤,A、B、D均正確.
[答案] ABD
4.在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)重錘減少的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能,造成這種現(xiàn)象的原因是( )
A.選用重錘的質(zhì)量過(guò)大
B.選用重錘的質(zhì)量過(guò)小
C.空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力
D.實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不仔細(xì),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確
[解析] 在重錘下落過(guò)程中,重錘需克服空氣的阻力及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功,重錘減少的重力勢(shì)能在克服阻力做功的過(guò)程中消耗掉一部分,因此重錘減少的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能,故只有C是正確的.
[答案] C
5.如下圖所示,是用自由
4、落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)得到的一條紙帶,我們選中N點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,下面舉出一些計(jì)算打N點(diǎn)時(shí)紙帶下落速度的方法,其中正確的是(T是打點(diǎn)周期)( )
A.N點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn),則vn=gnT
B.N點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn),則vn=g(n-1)T
C.vn=
D.vn=
[解析] 在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用測(cè)量值盡量接近真實(shí)值,只有C選項(xiàng)能達(dá)到此目的.
[答案] C
6.在利用重物自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,產(chǎn)生誤差的主要原因是( )
A.重物下落的實(shí)際高度大于測(cè)量值
B.重物下落的實(shí)際高度小于測(cè)量值
C.重物實(shí)際末速度v大于gt(g為重力加速度,t為下落時(shí)間)
D.重物實(shí)際末速
5、度v小于gt
[解析] 由于紙帶與重物同步運(yùn)動(dòng),故所測(cè)紙帶上兩點(diǎn)間距離與重物下落高度相同,A、B均錯(cuò);由于存在阻力作用,重物下落加速度a
6、__________.紙帶上第1、2兩點(diǎn)間的距離等于1.96 mm,則說(shuō)明____________________;紙帶上第1、2兩點(diǎn)的間距小于1.96 mm則說(shuō)明__________.
[答案]?、冱c(diǎn)跡清晰 ②點(diǎn)跡在一直線上?、鄣谝弧⒍牲c(diǎn)間距接近2 mm 物體在打點(diǎn)時(shí)開(kāi)始下落,物體在打點(diǎn)后開(kāi)始下落
9.右圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.現(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平.回答下列問(wèn)題:
(1)為完成此實(shí)驗(yàn),除了所給的器材,還需要的器材有__________.(填入正確選項(xiàng)前的字母)
A.米尺
B.停表
C.0~12 V的直流電源
7、
D.0~12 V的交流電源
(2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有__________.(寫出兩個(gè)原因)
[解析] (1)需要米尺來(lái)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需用交流電源,故選A、D.
(2)①紙帶與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦阻力;②測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間距離時(shí)的讀數(shù)有誤差;③計(jì)算勢(shì)能變化時(shí),選取的兩點(diǎn)距離過(guò)近;④交變電流頻率不穩(wěn)定.(選取兩個(gè)原因即可)
[答案] (1)AD (2)見(jiàn)解析
10.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟安排如下:
A.把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,并用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在低壓交流電源上
B.將連有重物的紙帶穿過(guò)限位孔,用手提著紙帶,讓手盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
C.松開(kāi)
8、紙帶,接通電源
D.更換紙帶,重復(fù)幾次,選點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量
E.用天平測(cè)量重物的質(zhì)量m
在上述實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是__________和__________,可有可無(wú)的是__________.
[解析] B步驟中應(yīng)讓重物盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,而不是手靠近;C步驟中應(yīng)先接通電源,后釋放紙帶;E步驟可有可無(wú),不稱量重物的質(zhì)量也可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
[答案] B C E
11.利用下圖甲所示的裝置做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn),按正確的實(shí)驗(yàn)操作得到幾條打上點(diǎn)跡的紙帶.通常要求從其中挑選頭兩點(diǎn)(即0、1兩點(diǎn))間距離接近2 mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量.但一位同學(xué)未按此要求,卻選取了一條操作正確、
9、點(diǎn)跡清楚,但頭兩點(diǎn)(0與1點(diǎn))間的距離明顯小于2 mm的紙進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)(標(biāo)出0、1、2、3……各實(shí)際點(diǎn)跡)、測(cè)量(測(cè)出各點(diǎn)與0點(diǎn)的高度差h1、h2、h3……),見(jiàn)圖乙,那么能否用它正確計(jì)算比較點(diǎn)n位置處的動(dòng)能與重力勢(shì)能的對(duì)應(yīng)關(guān)系(n=2,3,4,…),即能否驗(yàn)證mv=mghn?__________,理由是____________________________________,列出點(diǎn)n處瞬時(shí)速度的計(jì)算式(應(yīng)用從紙帶上讀取的數(shù)據(jù))vn=__________.
[解析] 本題的實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求先接通電源,開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,在紙帶上記下初始位置.然后將紙帶、重錘系統(tǒng)適時(shí)地
由靜止釋放使之自由下落.所謂“適
10、時(shí)”,最理想的情況是在振針剛好打在紙帶上的一瞬間釋放,紙帶上的頭兩點(diǎn)的間隔就是自由落體在第一個(gè)0.02 s內(nèi)下落的位移,即
h1=gt=×9.8×(0.02)2 m=1.96 mm≈2 mm.
但這種情況的機(jī)會(huì)很少,通常是在振針兩次敲擊紙帶之間的某時(shí)刻松手釋放.但只要是由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)性質(zhì)仍然是自由落體,只是紙帶上頭兩點(diǎn)之間的距離h1由于所經(jīng)歷的時(shí)間小于0.02 s而較2 mm要短些.因此仍可以進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒的計(jì)算,即比較點(diǎn)n位置的動(dòng)能mv與重力勢(shì)能減少量mghn的等量關(guān)系.
同樣道理,因下落高度h和速度都不能用理論計(jì)算值,而只能用實(shí)際測(cè)量值,故不從第一點(diǎn)開(kāi)始,如從第3點(diǎn)到第8點(diǎn)
11、之間的紙帶也能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,只要計(jì)算出勢(shì)能減少量是否等于對(duì)應(yīng)的動(dòng)能增加量即可.
[答案] 能 因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)性質(zhì)仍為自由落體運(yùn)動(dòng),只要將n=1的位置除外即可
12.如下圖甲所示,將包有白紙的圓柱棒替代紙帶和重物,蘸有顏料的毛筆固定在馬達(dá)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng),使之替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.當(dāng)燒斷掛圓柱棒的線后,圓柱棒豎直自由落下,毛筆就在圓柱棒白紙上畫出記號(hào),如下圖乙所示,測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為26、42、58、74、90、106 mm,已知馬達(dá)銘牌上有“1440 r/min”字樣,請(qǐng)說(shuō)明如何由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
[解析] 其方法如下:
(1)由馬達(dá)銘牌“1440 r/min”算出毛筆畫的線距的時(shí)間間隔為 T== s≈0.04 s.
(2)根據(jù)vn=算出任意選取的畫相鄰兩條線時(shí)圓柱棒的瞬時(shí)速度,
vC= m/s=1.25 m/s,
vD= m/s=1.65 m/s.
故ΔEk=mv-mv=m(v-v)
=m×(1.652-1.252) J=0.58m J.
而-ΔEp=mg·CD=m×10×58×10-3 J=0.58m J,可見(jiàn)ΔEk=-ΔEp,這就驗(yàn)證了圓柱棒自由下落時(shí),機(jī)械能是守恒的.
[答案] 見(jiàn)解析