高中物理 第7章 第9節(jié)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步檢測(cè) 新人教版必修2

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1、高中物理 第7章 第9節(jié)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步檢測(cè) 新人教版必修2 1.(溫州十校聯(lián)合體xx~xx學(xué)年高一下學(xué)期聯(lián)考)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中,紙帶將被釋放瞬間的四種情況如照片所示,其中最合適的是(  ) 答案:D 2.一同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源有交流電(頻率為50Hz)和直流電兩種輸出。實(shí)驗(yàn)中,重錘從高處由靜止開始落下,重錘拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 該同學(xué)按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn): A.用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量; B.按圖示的裝置安裝器件; C.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流

2、輸出端上; D.接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子,打出一條紙帶; E.換用另外紙帶,重復(fù)步驟D; F.選取合適的紙帶; G.測(cè)量所選紙帶上某些點(diǎn)之間的距離; H.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能和它增加的動(dòng)能,比較二者是否相等。 以上實(shí)驗(yàn)步驟中有一項(xiàng)是沒有必要進(jìn)行的,它的步驟編號(hào)是________;有一項(xiàng)步驟操作有誤,它的步驟編號(hào)是________。 答案:A;C 解析:驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí),等式兩邊可以約去質(zhì)量,所以不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接到低壓交流電源上,C步驟錯(cuò)誤。 3.(濟(jì)南一中xx~xx學(xué)年高一下學(xué)期期中)在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》實(shí)驗(yàn)中,打出的紙帶

3、如圖所示,其中A、B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第1、2個(gè)點(diǎn),AB=2mm,D、E、F為點(diǎn)跡清晰時(shí)連續(xù)打點(diǎn)的計(jì)時(shí)點(diǎn),測(cè)得D、E、F到A的距離分別為S1、S2、S3(圖中未畫出)。設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為f,重物質(zhì)量為m,實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)重力加速度為g。一位學(xué)生想從紙帶上驗(yàn)證打下A點(diǎn)到打下E點(diǎn)過程中,重物的機(jī)械能守恒。 (1)實(shí)驗(yàn)中,如下哪些操作是必要的________。 A.用秒表測(cè)量時(shí)間 B.重物的質(zhì)量應(yīng)盡可能大些 C.先開電源后放紙帶 D.先放紙帶后開電源 (2)重物重力勢(shì)能減少量ΔEP=________,動(dòng)能增量ΔEK=________。 (3)比較ΔEP和ΔEK發(fā)現(xiàn),重物重力勢(shì)能的

4、減少量ΔEP大于動(dòng)能的增加量ΔEK,造成這一誤差的原因________________________________________。 答案:(1)BC (2)mgs2, (3)摩擦阻力和空氣阻力做負(fù)功,損失了機(jī)械能。 解析:(1)實(shí)驗(yàn)中為減少誤差,重物的質(zhì)量要大些;要先開電源,再放紙帶。 (2)由于AB=2mm,所以A為計(jì)時(shí)起點(diǎn) ΔEP=mgs2, vE== ΔEK=mv= (3)由于存在阻力,所以ΔEP>ΔEK。 4.利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示: (1)實(shí)驗(yàn)步驟: ①將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上,桌面高度不低于1m,將導(dǎo)軌調(diào)至水平; ②用

5、游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度為l=9.30mm。 ③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s=__________________cm。 ④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動(dòng)時(shí),釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已能過光電門2; ⑤從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時(shí)間Δt1和Δt2; ⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。 (2)用表示直接測(cè)量量的字母寫出下列所示物理量的表達(dá)式; ①滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時(shí)速度分別為v1=________和v2=________。 ②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí),系統(tǒng)(包括滑

6、塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動(dòng)能分別為Ek1=________和Ek2=________。 ③在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp=________(重力加速度為g)。 (3)如果ΔEp=________,則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 答案:(1)③60.00(答案在59.96~60.04之間的也可) (2)①  ②(M+m)()2 (M+m)()2?、踡gs (3)Ek2-Ek1 解析:(1)距離s=80.30cm-20.30cm=60.00cm。 (2)①由于擋光條寬度很小,因此可以將擋光條通過光電門時(shí)的平均速度當(dāng)成瞬時(shí)速度,擋光條的寬度l可用游

7、標(biāo)卡尺測(cè)量,擋光時(shí)間Δt可從數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出。因此,滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時(shí)速度分別為v1=,v2=。 ②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí),系統(tǒng)的總動(dòng)能分別為Ek1=(M+m)v=(M+m)()2; Ek2=(M+m)v=(M+m)()2。 ③在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp=mgs。 (3)如果在誤差允許的范圍內(nèi)ΔEp=Ek2-Ek1,則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 能力提升 1.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中: (1)供實(shí)驗(yàn)選擇的重物有以下四個(gè),應(yīng)選擇:(  ) A.質(zhì)量為10g的砝碼 B.質(zhì)量為200g的木球 C.質(zhì)量為50g的塑料

8、球 D.質(zhì)量為200g的鐵球 (2)下列敘述正確的是(  ) A.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間 B.可用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算重物的瞬時(shí)速度 C.因?yàn)槭峭ㄟ^比較和mgh是否相等來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,故不需要測(cè)量重物的質(zhì)量 D.釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端,使紙帶豎直通過限位孔 (3)質(zhì)量m=1kg的物體自由下落,得到如圖所示的紙帶,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s,那么從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過程中, 物體重力勢(shì)能的減少量Ep=________J,此過程中物體動(dòng)能的增加量Ek=________J。(g=9.8m/s2,保留三位有效數(shù)字) 答案:(1)D (2)

9、CD (3)2.28 2.26 解析:(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)選用鐵球。 (2)ΔEP=mg=2.28J vB==2.125m/s ΔEk=mv=2.26J。 2.(江蘇啟東中學(xué)xx~xx學(xué)年高一下學(xué)期期末)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(shí)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(shí)刻 t2 t3 t4 t5 速度(m·s-1) 4.99 4.48 3.98 (1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速

10、度v5=________m/s; (2)從t2到t5時(shí)間內(nèi),重力勢(shì)能增量ΔEp=________J,動(dòng)能減少量ΔEk=________J; (3)在誤差允許的范圍內(nèi),若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________ΔEk(選填“>”“<”或“=”),造成這種結(jié)果的主要原因是____________ ____________________________________________________________。 答案:(1)3.48 (2)1.24 1.28 (3) < 存在空氣阻力 解析:(1)t5時(shí)刻小球的速度v5=×10-2m/s=3

11、.48m/s;(2)從t2到t5時(shí)間內(nèi),重力勢(shì)能增量ΔEp=mgh25=0.2×9.8×(23.68+21.16+18.66)×10-2J=1.24J,動(dòng)能減少量ΔEk=mv-mv=1.28J;(3)ΔEp<ΔEk,造成這種結(jié)果的主要原因是上升過程中存在空氣阻力。 3.如圖(a)中,懸點(diǎn)正下方P點(diǎn)處放有水平放置熾熱的電熱絲,當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷,小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng)。在地面上放上白紙,上面覆蓋著復(fù)寫紙,當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時(shí),會(huì)在下面白紙上留下痕跡。用重垂線確定出A、B點(diǎn)的投影點(diǎn)N、M。重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次(小球每一次都從同一點(diǎn)由靜止釋放)球的落點(diǎn)痕跡如圖(b)所示,圖中米尺水

12、平放置,零刻度線與M點(diǎn)對(duì)齊。用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B兩點(diǎn)的豎直距離,再量出M、C之間的距離x,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,已知重力加速度為g,小球的質(zhì)量為m。 (1)根據(jù)圖(b)可以確定小球平拋時(shí)的水平射程為________cm。 (2)用題中所給字母表示出小球平拋時(shí)的初速度v0=________。 (3)用測(cè)出的物理量表示出小球從A 到B過程中,重力勢(shì)能的減少量ΔEp=________,動(dòng)能的增加量ΔEk=________。 答案:(1)65.0 (2)x (3)mg(h1-h(huán)2)  4.某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。該同學(xué)經(jīng)正確操作

13、得到打點(diǎn)紙帶,在紙帶后段每兩個(gè)計(jì)時(shí)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),依次為1、2、3、4、5、6、7,測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)打點(diǎn)的距離h,并正確求出打相應(yīng)點(diǎn)時(shí)的速度v。各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)見下表: 計(jì)數(shù)點(diǎn) 1 2 3 4 5 6 7 h(m) 0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777 v(m/s) 1.94 2.33 2.73 3.13 3.50 v2(m2/s2) 3.76 5.43 7.45 9.80 12.25 (1)請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)中,描點(diǎn)作出v2-h(huán)圖線; (2)由圖線可知,重錘下落的加速度g′=________m/s2(保留三位有效數(shù)字); (3)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2,根據(jù)作出的圖線,能粗略驗(yàn)證自由下落的重錘機(jī)械能守恒的依據(jù)是________。 答案:(1)作出v2-h(huán)圖線如圖 (2)9.75(答9.69~9.79均給分) (3)圖線為通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線,斜率g′的一半與g基本相等(不交代“通過坐標(biāo)原點(diǎn)”也給分)

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