2019版高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.9 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步測試 新人教版必修2.doc
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2019版高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.9 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步測試 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,除天平、鐵架臺(tái)、夾子、紙帶和重物外,還需要( ) A. 秒表 B. 刻度尺 C. 學(xué)生電源 D. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 【答案】BCD 【解析】 【分析】 根據(jù)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理及實(shí)驗(yàn)方法,明確需要測量的數(shù)據(jù),則可知需要的器材; 【詳解】A、實(shí)驗(yàn)中由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量時(shí)間,不再需要秒表,故A錯(cuò)誤; B、在求動(dòng)能時(shí)需要測量兩點(diǎn)間的長度求出某點(diǎn)瞬時(shí)速度,故需要用的刻度尺,故B正確; C、需要學(xué)生交流電源,給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作,故C正確; D、在用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”時(shí),我們是利用自由下落的物體帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng),通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)求得動(dòng)能及變化的勢(shì)能,故需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,故D正確。 【點(diǎn)睛】本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理的儀器選擇,應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理進(jìn)行記憶。 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,下列選擇條件中可取的是( ) A. 選用重物時(shí),重的比輕的好 B. 選用重物時(shí),體積小的比大的好 C. 重物所受重力應(yīng)與它所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力平衡 D. 重物所受重力應(yīng)遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力 【答案】ABD 【解析】 【分析】 為了減小空氣阻力的影響,在選擇重物時(shí),要選擇密度大的實(shí)心金屬球,即選擇質(zhì)量大體積小的重物; 【詳解】A、為了減小空氣阻力的影響,在選擇重物時(shí),要選擇密度大的實(shí)心金屬球,即選擇質(zhì)量大體積小的重物,故AB正確; C、重物所受重力應(yīng)遠(yuǎn)大于它所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力,故C錯(cuò)誤,D正確。 【點(diǎn)睛】正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理,從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測數(shù)據(jù)等,會(huì)起到事半功倍的效果。 3.在利用重錘自由落下,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. 重錘下落的實(shí)際高度大于測量值 ( ) B. 重錘下落的實(shí)際高度小于測量值 C. 重錘實(shí)際末速度υ大于gt(g為重力加速度,t為下落時(shí)間) D. 重錘實(shí)際末速度υ小于gt 【答案】D 【解析】 【分析】 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:存在空氣阻力或者限位孔和紙帶之間存在摩擦; 【詳解】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:存在空氣阻力或者限位孔和紙帶之間存在摩擦,使得加速度小于重力加速度,則實(shí)際的速度v小于gt,故D正確,ABC錯(cuò)誤。 【點(diǎn)睛】解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是正確理解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法,正確利用所學(xué)物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題。 4.在驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是 ( ) A. 重錘的重力應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重物所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力 B. 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)放開紙帶,再接通電源 C. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4~6V的直流電源上 D. 測下落高度時(shí),須從起點(diǎn)算起,且選取的各點(diǎn)應(yīng)距起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)一些 【答案】AD 【解析】 機(jī)械能守恒是不受摩擦及空氣阻力,實(shí)際實(shí)驗(yàn)中只有重力遠(yuǎn)大于阻力,才能有近似的守恒,A正確;為保證記錄物體的初始位置,必須先開電源后放紙帶,所以,B錯(cuò);打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源,C錯(cuò); 5.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,下列敘述正確的是( ) A. 安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),兩紙帶限位孔應(yīng)在同一豎直線上 B. 實(shí)驗(yàn)時(shí),在松開紙帶讓重物下落的同時(shí),應(yīng)立即接通電源 C. 若紙帶上開頭打出的幾點(diǎn)模糊不清,也可設(shè)法用后面清晰的點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證 D. 測量重物下落高度必須從起始點(diǎn)算起 【答案】A 【解析】 為了減小紙帶和限位孔之間的摩擦,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔在同一豎直線上,故A正確;應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn),然后再釋放重錘,如果先放開紙帶讓重物下落,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源,由于重物運(yùn)動(dòng)較快,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差,故B錯(cuò)誤;驗(yàn)證機(jī)械能守恒,只要驗(yàn)證動(dòng)能的增加量等于重力勢(shì)能的減小量即可,所以紙帶上開頭打出的幾點(diǎn)模糊不清,可設(shè)法用后面清晰的點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證,故C正確;系統(tǒng)誤差主要來自打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力及空氣阻力,故D正確。所以ACD正確,B錯(cuò)誤。 6.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上,使紙帶通過時(shí)受到較大阻力,這樣會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果( ) A. > B. < C. = D. 以上均有可能 【答案】BD 【解析】 如果阻力較大,物體需要克服阻力做功,重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,因此會(huì)出現(xiàn)mgh>mv2的結(jié)果。故A正確、BCD錯(cuò)誤。故選A。 點(diǎn)睛:驗(yàn)證機(jī)械能守恒是中學(xué)階段的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),要從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)來理解實(shí)驗(yàn);搞清物體下落過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,同時(shí)注意平時(shí)加強(qiáng)練習(xí). 7.下面列出一些實(shí)驗(yàn)步驟: A.用天平稱出重物和夾子的質(zhì)量 B.將重物系在夾子上 C.將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,上端用手提著,下端夾上系住重物的夾子,再把紙帶向上拉,讓夾子靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,處于靜止?fàn)顟B(tài)。 D.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在交流電源的輸出端,把輸出電壓調(diào)至6v(電源不接通)。 E.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用鐵夾固定到放在桌邊的鐵架臺(tái)上,使兩個(gè)限位孔在同一豎直面內(nèi)。 F.在紙帶上選取幾個(gè)點(diǎn),進(jìn)行測量并記錄數(shù)據(jù) G.用秒表測出重物 時(shí)器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶 I.切斷電源 J.更換紙帶,重新進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn) K.在三條紙帶中選出較好的一條 L.進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)論,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告 M.拆下導(dǎo)線,整理器材 以上步驟中,不必要的有________;正確步驟的合理順序是 ________:(填寫代表字母)。 【答案】 (1). AG (2). EDBCHIJKFLM 【解析】 試題分析:在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,需要驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能減小量是否相等,即,質(zhì)量可測可不測,所以沒必要用天平測量出重錘的質(zhì)量;從紙帶上打出的點(diǎn)就知道了時(shí)間。故不必要的步驟是AG。實(shí)驗(yàn)步驟要符合事物發(fā)展邏輯,要有利于操作和減小實(shí)驗(yàn)誤差,在明確實(shí)驗(yàn)原理的情況下,先安裝實(shí)驗(yàn)器材,然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),故具體步驟為EDBCHIJKFLM 考點(diǎn):本題考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 8.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,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.由此可得到的結(jié)論____________________________________(g=9.8 m/s2,保留三位有效數(shù)字) 【答案】 (1). 2.28 (2). 2.26 (3). 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),物體重力勢(shì)能的減少量等于其動(dòng)能的增加量,機(jī)械能是守恒 【解析】 試題分析:重力勢(shì)能減小量等于△Ep=mgh=19.80.2325J=2.28J. 利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,. 考點(diǎn):考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律. 【名師點(diǎn)睛】要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒. 9.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和重物在自由下落的情況下驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,電源頻率為50 Hz,依次打出的點(diǎn)為0、1、2、3、4,則 (1)在圖兩條紙帶中應(yīng)選取的紙帶是________,因?yàn)開_____________。 (2)如從起點(diǎn)0到第3點(diǎn)之間來驗(yàn)證,必須測量和計(jì)算出的物理量為________,驗(yàn)證的表達(dá)式為______________。 【答案】 (1). a (2). 兩點(diǎn)距離接近2mm,誤差小 (3). (4). 【解析】 【分析】 根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)可知,在最初的0.02s內(nèi),物體下落的位移為來選擇紙帶,由實(shí)驗(yàn)原理可知,必須測量重錘下落的高度和計(jì)算出打末點(diǎn)的速度; 【詳解】由自由落體運(yùn)動(dòng)的位移公式得,物體下落的位移為; 故選(a)紙帶,頭兩個(gè)點(diǎn)的間距最接近; 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理,可知,必須測量重錘下落的高度h和計(jì)算出打末點(diǎn)的速度v,即必須測量和計(jì)算出的物理量為:起點(diǎn)0到第3點(diǎn)之間的距離第3點(diǎn)的速度,驗(yàn)證的表達(dá)式為。 【點(diǎn)睛】考查了利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的原理、紙帶某點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算。 10.紙帶上已按要求選出0、1、2、3、4、5、6七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離依次為x1、x2、x3、x4、x5、x6,則可以判斷和計(jì)算出( ) A. 計(jì)數(shù)點(diǎn)0的對(duì)應(yīng)速度v0一定為0 B. 根據(jù)可計(jì)算1號(hào)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)速度,同理可算出v2、v3、v4、v5 C. 無法計(jì)算出v0和v6的大小 D. 可作出v—t圖象求出斜率即加速度 【答案】BD 【解析】 【分析】 紙帶選取是從清晰的點(diǎn)開始,但不一定初速度為零,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律知中間時(shí)刻速度等于相鄰兩點(diǎn)的平均速度,從而中間各點(diǎn)速度,畫出v-t圖象根據(jù)圖象斜率和截距知加速度和初速度; 【詳解】A、紙帶選取是從清晰的點(diǎn)開始,但不一定初速度為零,故A錯(cuò)誤; B、根據(jù)紙帶,可以得到時(shí)間和位移,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律知中間時(shí)刻速度等于相鄰兩點(diǎn)的平均速度,從而中間各點(diǎn)速度,故B正確; C、畫出v-t圖象根據(jù)圖象斜率和截距知加速度和初速度、末速度,故C錯(cuò)誤,D正確。 【點(diǎn)睛】此題考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,知道中間時(shí)刻速度等于相鄰兩點(diǎn)的平均速度,從而中間各點(diǎn)速度,畫出v-t圖象根據(jù)圖象斜率和截距知加速度和初末速度。 11.某同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),不慎將選好紙帶的前面一部分破壞了,剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測出標(biāo)在圖上。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz,重力加速度g取9.80m/s2,利用這段紙帶能否驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律?如何驗(yàn)證? 【答案】 見解析 【解析】 【分析】 紙帶法實(shí)驗(yàn)中,若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng),測得紙帶上的點(diǎn)間距,利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度,從而求出動(dòng)能,從而在誤差允許的范圍內(nèi)重力勢(shì)能減小量等于動(dòng)能增加量; 【詳解】可以利用這段紙帶來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,設(shè)物體的質(zhì)量為m; 已知時(shí)間間隔,某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以用中間時(shí)刻的速度等于該過程中的平均速度求解, 即:,則: ,則: 即從2點(diǎn)到5點(diǎn),動(dòng)能的增加量為: 即從2點(diǎn)到5點(diǎn),重力勢(shì)能的增減少量為: 在誤差允許的范圍內(nèi),動(dòng)能的增加量等于重力勢(shì)能的增減少量,即機(jī)械能守恒。 【點(diǎn)睛】運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題,對(duì)于字母的運(yùn)算要細(xì)心點(diǎn),同時(shí)注意單位的換算和有效數(shù)字的保留問題。 12.給你一架天平和一只秒表,你如何來估測用手豎直上拋小球時(shí),手對(duì)小球做的功?要求寫出: (1)需測定哪些量?如何測量? (2)計(jì)算時(shí)所需關(guān)系式及最后所做功的表達(dá)式。 【答案】(1)質(zhì)量m 和總時(shí)間T ;用天平測質(zhì)量m和用秒表測時(shí)間T (2) 【解析】 【分析】 首先了解小球從拋出后做做豎直向上的勻減速到速度為0,再做自由落體回到拋出點(diǎn), 給你的時(shí)間T,我們可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求出上拋的初速度,在拋出的速度已知的情況下,對(duì)于功的求解我們應(yīng)該考慮用動(dòng)能定理來求解; 【詳解】(1)需要測定物體的質(zhì)量和從拋出到再落回手中的總時(shí)間T; 用天平測出物體質(zhì)量和用秒表測出拋出到再落回手中的總時(shí)間T; (2)小球從拋出后做豎直向上的勻減速到速度為0,再做自由落體回到拋出點(diǎn)所需的時(shí)間T; 所以做豎直向上的勻減速到速度為0所需的時(shí)間為. 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知道小球從拋出后的初速度為: 運(yùn)用動(dòng)能定理得手對(duì)小球做的功為:。 【點(diǎn)睛】了解研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程是解決問題的前提,根據(jù)題目已知條件和求解的物理量選擇物理規(guī)律解決問題。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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