实验验证机械能守恒定律题组训练

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1、第 5 讲实验：验证机械能守恒定律时间： 60分钟1. 用如图 1 所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是()图 1A重力势能的减少量明显大于动能的增加量B重力势能的减少量明显小于动能的增加量C重力势能的减少量等于动能的增加量D以上几种情况都有可能2如图2 是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带有关尺寸在图中已注明我们选中 n 点来验证机械能守恒定律下面举一些计算n 点速度的方法， 其中正确的是()图 2A n 点是第 n 个点，则vn gnTB n 点是第 n 个点，则vn g( n 1) Tsn sn

2、 1C vn2Thn1 hn1D vn2T3. 用如图 3 所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V 的交流电和直流电两种重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即能验证机械能守恒定律下面列举了该实验的几个操作步骤：图 3A按照图示的装置安装器材；B将打点计时器接到电源的直流输出端上；C用天平测量出重物的质量；D释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；E测量打出的纸带上某些点之间的距离；F根据测量的结果计算分析重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能指出其中没有必要进行的或者操作不恰

3、当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明其原因：_.4在用自由落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图4.其中 O是起始点， A、B、C是打点计时器连续打下的 3个点用毫米刻度尺测量O到 A、 B、 C各点的距离，并记录在图中 ( 已知当地的重力加速度g 9.80 m/s 2，重物质量为m 1 kg ，计算结果均保留 3 位有效数字 )图 4(1) 图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是_ 段的读数，应记作_cm.(2) 甲同学用重物在 OB段的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度作为 B 点对应的瞬时速度vB，则求得该过程中重物的动能增加量k _

4、J ，重力势能的减少量pEE_J 这样验证的系统误差总是使E _E ( 选填“ ”、 “”、“ ”或“” ) (4) 上述两种处理方法中，你认为合理的是 _ 同学所采用的方法 ( 选填“甲”或“乙”)5在“验证机械能守恒定律”的实验中，图5( 甲 ) 是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为、，对段进行研究A BCGHIBH(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz ，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_(2)用刻度尺测量的距离如图( 乙) ，读出、两点间距为 _cm，B点对应的速度vA CB _m/s( 保留三位有效数字 ) (3) 若 H点对应的速度为vH，重物下落的高度为hBH，当

5、地重力加速度为g，为完成实验，要1 2比较 2vB与 _的大小 ( 用字母表示) 图 56利用图 6 装置做“验证机械能守恒定律”的实验图 6(1) 除打点计时器 ( 含纸带、复写纸 ) 、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有 _ ( 选填器材前的字母 )A大小合适的铁质重锤B体积较大的木质重锤C刻度尺D游标卡尺E秒表(2) 图 7 是实验中得到的一条纸带在纸带上选取三个连续打出的点A、 B、C，测得它们到起始点 O的距离分别为hA、 hB、 hC.图 7重锤质量用表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为. 从打下点到打mTO下B点的过程中， 重锤重力势能

6、的减少量 |p| _，动能的增加量k _.EE(3) 在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是_A释放重锤前，使纸带保持竖直B做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤C为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离 h，再根据公式v 2gh计算，其中 g 应取当地的重力加速度D用刻度尺测量某点到O点的距离，利用公式计算重力势能的减少量，其中g应取hmgh当地的重力加速度(4) 某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离，并计算出打相应计数点h时重锤的速度 v，通过描绘 v2 h 图象去研究机械能是否守恒若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上

7、分析，合理的v2 h 图象是下列图中的 _7为了验证机械能守恒定律，岳口高中的金金设计了如图8 甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：A小车B钩码C一端带滑轮的木板D细线E电火花计时器F纸带G毫米刻度尺H低压交流电源I 220 V 的交流电源图 8(1) 根据上述实验装置和提供的实验器材， 你认为实验中不需要的器材是 _( 填写器材序号 ) ，还应补充的器材是 _(2) 实验中得到了一条纸带如图乙所示， 选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号 06)，测出 0 到 1、 2、 3、4、 5、 6 点的距离分别为d1、 d2、 d3、 d4、 d5、 d6，打点周期为 T. 则打点2 时小

8、车的速度v _；若测得小车质量为 M、钩码质量为 m，打点 1 和点 5 时小车2的速度分别用v1、v5 表示，已知重力加速度为g，则验证点 1 与点 5 间系统的机械能守恒的关系式可表示为 _(3) 在实验数据处理时，如果以v2d 为横轴，根据实验数据绘出v2为纵轴，以 d 图象，其图22线的斜率表示的物理量的表达式为_ 答案精析第 5 讲实验：验证机械能守恒定律1 A 由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减少量大于动能的增加量，A正确 2 CD vn 应表示从 ( n 1) 到 ( n 1) 间的平均速度C、 D 对， A、 B 错 3

9、 BCD 原因见解析解析步骤 B 是错误的，应该接到电源的交流输出端；步骤D 是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤 C 不必要， 因为根据测量原理，重物的动能和势能中都包含了质量 m，可以约去4 (1)OC(2)(4) 甲解析(1)毫米刻度尺读数要估读到毫米下一位，OC长度读数到1 毫米，不符合读数要求 应记作 15.70 cm.(2)AC段的平均速度即B AC ?10 2 mB 点瞬时速度 v 2 2 s1.55 m/s ，则T12系统增加的动能Ek2mvB J ，重力势能减少了Epmg OB J ，由于摩擦力的作用，部分重力势能转化为内能，所以kp.(3)B是打点计时器打

10、下的第9 个点，所以B点的EE12速度 vB gt 80.02 m/s 1.57 m/s ，动能的增加量Ek2mvB J ，这样做把加速度按照自由落体计算，没有考虑摩擦力的作用，而实际上，由于摩擦力的作用，加速度p.(4)乙方案中直接把加速EE度按照重力加速度计算，不符合事实，而且误差大，所以合理的是甲方案125 (1) s(2)(3) 2vH ghBH解析(1)打点计时器电源频率为50 Hz，则每隔 s 打一点 (2)sACs cm 5.40 cm，v 2TACB错误 ! m/s 1.35m/s.(3)由动能定理有 mgh 错误 ! mv错误 ! 错误 ! mv错误 ! ，得 错误 ! BH

11、2vH2 ghBH.6 (1)AC(2)m?hC hA?2(3)ABD (4)AB2mgh8T解析(1)验证机械能守恒定律实验，需要尽量减小阻力，以使得减少的重力势能接近增加的动能，所以选择铁质重锤而不是木质重锤，这样可以尽量减少阻力影响，即选项A对，B错；在计算速度时需要刻度尺测量点迹之间的距离以及下落的高度，所以选项C是必须的；而秒表不需要， 只要查相邻点的间隔即可得时间间隔，因为打点计时器每隔秒打一个点，所以 E 错误；有刻度尺测量点间距，而不需要游标卡尺，选项D 错 (2)O点到 B 点下落的高度为hB，所以减少的重力势能为B，增加的动能要计算B点的瞬时速度，B为的中间mghACC A

12、12? CA?2hhm hh时刻即等于AC 的平均速度，所以vB2T，增加的动能Ek 2mvB8T2.(3)为保证只有重力做功，释放前纸带竖直可减少纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，选项A 对；实验过程先接通电源，待打点稳定后再释放重锤，选项 B 对；速度的计算必须从纸带数据来求，而不能根据自由落体运动求速度，如果按照自由落体运动的速度来求解则减少的重力势能一定等于增加的动能，验证就没有意义了， 选项 C 错；计算减少的重力势能mgh一定要按照当地的重力加速度来计算，选项 D对 (4)若有恒定的阻力存在，则根据动能定理可得( mg12v2ff ) h 2mv，即 h 2gm ，所以图象斜率为定

13、值，而且过原点，对照选项A 对d dd122mg7 (1)H天平(2)31或 44mg( d d ) 2( M m)( v v )(3)2TT5151M m解析(1)电火花计时器使用的是220 V 交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质量； (2)打点 2 时的速度等于1 3 或 0 4 间的平均速度，即v2Md3d1d4即 mg( d52T 或 4T；根据机械能守恒， 整个系统减小的重力势能等于整个系统增加的动能，122； (3)12得：v2mgv2d ) ( Mm) (v v )根据 mgd ( M m) vd，所以 d 图象的斜125122M m2率表示的物理量的表达式为mg.M m