验证机械能守恒定律习题含答案.pdf
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验 证 机 械 能 守 恒 定 律 习 题 ( 含 答 案 ) 1 在 “ 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 ” 的 实 验 中 , 要 验 证 的 是 重 物 重 力 势 能 的 减 少 等 于 它 动 能 的 增 加 , 以 下 步 骤 仅 是 实 验 中 的 一 部 分 , 在 这 些 步 骤 中 多 余 的 或 错 误 的 有 ( ) A 用 天 平 称 出 重 物 的 质 量 B 把 打 点 计 时 器 固 定 到 铁 架 台 上 , 并 用 导 线 把 它 和 低 压 交 流 电 源 连 接 起 来 C 把 纸 带 的 一 端 固 定 到 重 物 上 , 另 一 端 穿 过 打 点 计 时 器 的 限 位 孔 , 把 重 物 提 升 到 一 定 高 度 D 接 通 电 源 , 待 打 点 稳 定 后 释 放 纸 带 E 用 秒 表 测 出 重 物 下 落 的 时 间 解 析 : 在 “ 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 ” 的 实 验 中 , 需 验 证 重 力 势 能 减 少 量 mgh和 动 能 增 加 量 mv2之 间 的 大 小 关 系 , 若 机 械 能 守 恒 , 则 有 mgh mv2成 立 , 两 边 都 有 质 量 , 可 约 去 , 即 验 证 gh v2成 立 即 可 , 故 无 需 测 质 量 , A选 项 多 余 对 E选 项 , 测 速 度 时 , 用 的 是 纸 带 上 的 记 录 点 间 的 距 离 和 打 点 计 时 器 打 点 的 时 间 间 隔 , 无 需 用 秒 表 测 量 , 因 此 E选 项 也 多 余 答 案 : AE 2 (安 徽 高 考 )利 用 图 示 装 置 进 行 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 的 实 验 时 , 需 要 测 量 物 体 由 静 止 开 始 自 由 下 落 到 某 点 时 的 瞬 时 速 度 v和 下 落 高 度 h. 某 班 同 学 利 用 实 验 得 到 的 纸 带 , 设 计 了 以 下 四 种 测 量 方 案 : a 用 刻 度 尺 测 出 物 体 下 落 的 高 度 h, 并 测 出 下 落 时 间 t, 通 过 v gt计 算 出 瞬 时 速 度 v. b 用 刻 度 尺 测 出 物 体 下 落 的 高 度 h, 并 通 过 v 计 算 出 瞬 时 速 度 v. c 根 据 做 匀 变 速 直 线 运 动 时 纸 带 上 某 点 的 瞬 时 速 度 , 等 于 这 点 前 后 相 邻 两 点 间 的 平 均 速 度 , 测 算 出 瞬 时 速 度 v, 并 通 过 h 计 算 出 高 度 h. d 用 刻 度 尺 测 出 物 体 下 落 的 高 度 h, 根 据 做 匀 变 速 直 线 运 动 时 纸 带 上 某 点 的 瞬 时 速 度 , 等 于 这 点 前 后 相 邻 两 点 间 的 平 均 速 度 , 测 算 出 瞬 时 速 度 v. 以 上 方 案 中 只 有 一 种 正 确 , 正 确 的 是 _ (填 入 相 应 的 字 母 ) 解 析 : 重 物 下 落 过 程 中 , 由 于 纸 带 与 打 点 计 时 器 的 阻 碍 作 用 , 其 加 速 度 要 小 于 重 力 加 速 度 g, 故 不 可 用 a、 b、 c方 案 中 的 公 式 来 求 解 答 案 : d 3 某 同 学 利 用 竖 直 上 抛 小 球 的 频 闪 照 片 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 频 闪 仪 每 隔 0.05 s闪 光 一 次 , 图 中 所 标 数 据 为 实 际 距 离 , 该 同 学 通 过 计 算 得 到 不 同 时 刻 的 速 度 如 下 表 (当 地 重 力 加 速 度 取 9.8 m/s2, 小 球 质 量 m 0.2 kg, 计 算 结 果 保 留 三 位 有 效 数 字 ): 时 刻 t2 t3 t4 t5 速 度 ( m/s) 4.99 4.48 3.98 (1)由 频 闪 照 片 上 的 数 据 计 算 t5时 刻 小 球 的 速 度 v5 _ m/s; (2)从 t2到 t5时 间 内 , 重 力 势 能 增 量 Ep _ J, 动 能 减 少 量 Ek _ J; (3)在 误 差 允 许 的 范 围 内 , 若 Ep与 Ek近 似 相 等 , 从 而 验 证 了 机 械 能 守 恒 定 律 由 上 述 计 算 得 Ep_ Ek(选 填 “ ” 、 “ ” 或 “ ” ), 造 成 这 种 结 果 的 主 要 原 因 是 _ _. 解 析 : (1)t5时 刻 小 球 的 速 度 v5 10 2 m/s 3.48 m/s; (2) 从 t2到 t5时 间 内 , 重 力 势 能 增 量 Ep mgh25 0.2 9.8 (23.68 21.16 18.66) 10 2 J 1.24 J, 动 能 减 少 量 Ek mv mv 1.28 J; (3) Ep Ek, 没 有 接 通 电 源 就 释 放 了 纸 带 答 案 : (1)3.48 (2)1.24; 1.28 (3); 没 有 接 通 电 源 就 释 放 了 纸 带 5 如 图 所 示 , 是 用 落 体 法 “ 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 ” 的 实 验 装 置 , 请 回 答 下 列 问 题 : (1)从 下 列 器 材 中 选 出 实 验 所 必 需 的 , 其 编 号 为 _ A 打 点 计 时 器 (含 纸 带 ); B.重 锤 ; C 天 平 ; D.毫 米 刻 度 尺 ; E.秒 表 (2)实 验 中 产 生 系 统 误 差 的 主 要 原 因 是 纸 带 通 过 打 点 计 时 器 的 摩 擦 阻 力 , 使 重 锤 获 得 的 动 能 往 往 _它 所 减 小 的 重 力 势 能 (填 “ 大 于 ” 、 “ 小 于 ” 或 “ 等 于 ” ) (3)如 果 以 v2/2为 纵 轴 , 以 h为 横 轴 , 根 据 实 验 数 据 绘 出 v2/2 h图 线 是 一 条 通 过 坐 标 原 点 的 倾 斜 直 线 , 该 直 线 的 斜 率 是 _ 解 析 : (1)验 证 机 械 能 守 恒 定 律 时 , 只 需 验 证 v2与 gh近 似 相 等 , 故 无 需 测 量 重 锤 质 量 , 用 打 点 计 时 器 可 以 测 量 重 锤 下 落 高 度 即 下 落 的 时 间 , 故 无 需 秒 表 , 故 正 确 的 为 A、 B、 D. (2)由 于 重 锤 下 落 过 程 中 有 部 分 重 力 势 能 转 化 为 克 服 摩 擦 力 做 功 而 产 生 的 热 , 故 重 锤 获 得 的 动 能 稍 小 于 减 小 的 重 力 势 能 (3)由 v2 gh可 知 , 以 v2为 纵 轴 , h为 横 轴 , 所 绘 图 线 的 斜 率 为 重 力 加 速 度 g. 答 案 : (1)ABD (2)小 于 (3)重 力 加 速 度 7 在 “ 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 ” 的 实 验 中 , 所 用 电 源 的 频 率 为 50 Hz, 某 同 学 选 择 了 一 条 理 想 的 纸 带 , 用 刻 度 尺 测 量 时 , 各 计 数 点 对 应 刻 度 尺 上 的 读 数 如 图 所 示 (图 中 O点 是 打 点 计 时 器 打 出 的 开 始 下 落 的 第 1 个 点 , A、 B、 C、 D、 E、 F分 别 是 每 打 两 个 点 取 出 的 计 数 点 )根 据 纸 带 计 算 : (1)重 锤 下 落 到 打 B点 、 E点 时 的 速 度 ; (2)若 重 锤 的 质 量 为 m kg, 则 重 锤 从 开 始 下 落 到 打 B点 时 , 减 少 的 重 力 势 能 是 多 少 ? 重 锤 增 加 的 动 能 为 多 少 ? (3)若 重 锤 质 量 为 m kg, 求 重 锤 下 落 BE高 度 的 过 程 中 重 力 势 能 减 少 多 少 ? 重 锤 的 动 能 增 加 多 少 ? (当 地 重 力 加 速 度 为 9.8 m/s2) 解 : (1)xAB 195.0 mm 125.0 mm 70.0 mm 0.070 0 m xBC 280.5 mm 195.0 mm 85.5 mm 0.085 5 m xDE 498.0 mm 381.5 mm 116.5 mm 0.116 5 m xEF 630.0 mm 498.0 mm 132.0 mm 0.132 0 m vB (xAB xBC)/2T (0.070 0 0.085 5)/(2 0.04) m/s 1.944 m/s vE (xDE xEF)/2T (0.116 5 0.132 0)/(2 0.04) m/s 3.106 m/s. (2)重 锤 从 开 始 下 落 到 打 B点 时 : 减 少 的 重 力 势 能 为 Ep减 mgxBO 9.8 0.195m 1.91m(J) 增 加 的 动 能 为 : Ek增 mv m (1.944)2 1.89m(J) (3)重 锤 下 落 BE高 度 时 减 少 的 重 力 势 能 为 Ep减 mgxEB 9.8 (0.498 0 0.195 0)m 2.969m(J) 增 加 的 动 能 : Ek增 mv mv m (3.106)2 m (1.944)2 2.934m(J)- 配套讲稿:
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