2019-2020年高中物理 第七章 第9節(jié) 實驗 驗證機械能守恒定律練習 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 第七章 第9節(jié) 實驗 驗證機械能守恒定律練習 新人教版必修2 1．(溫州十校聯(lián)合體xx～xx學年高一下學期聯(lián)考)在“驗證機械能守恒定律”實驗中，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．(海岳中學xx～xx學年高一下學期期末)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下面列出一些實驗步驟： A．用天平稱出重物和夾子的重量 B．把重物系在夾子上 C．將紙帶穿過計時器，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器靜止 D．把打點計時器接在學生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V(電源不接通) E．把打點計時器固定在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上 F．在紙帶上選取幾個點，進行測量和記錄數(shù)據(jù) G．用秒表測出重物下落時間 H．接通電源，待計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶 I．切斷電源 J．更換紙帶，重新進行兩次 K．在三條紙帶中選出較好的一條 L．進行計算，得出結(jié)論，完成報告 M．拆下導線，整理器材 以上步驟中，不必要的有________，正確步驟的合理順序是________(填寫字母)。 答案：AG；EDBCHIJMKFL 解析：只為了驗證機械能守恒，沒必要稱量重物的質(zhì)量。打點計時器本身就是計時儀器，不再需要秒表。 3．(鄂南、黃石、鄂州三校xx～xx學年高一下學期聯(lián)考)某同學做驗證機械能守恒定律實驗時，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分。剩下的一段紙帶上各相鄰點間的距離已測出標在圖中，單位是cm。打點計時器工作頻率為50Hz，重力加速度g取9.8m/s2。 (1)重物在2點的速度v2＝________，在5點的速度v5＝________，此過程中動能增加量ΔEk＝________，重力勢能減少量ΔEp＝________。由以上可得出實驗結(jié)論________________________________。 (2)根據(jù)實驗判斷下列圖中正確的圖象是(其中ΔEk表示物體動能的變化量，Δh表示物體下落的高度) 答案：(1)1.50m/s　2.075m/s　1.03mJ　1.06mJ　在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒　(2)C 解析：(1)根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，可以求出重物在2點的速度v2＝m/s＝1.50m/s和重物在5點的速度v5＝m/s＝2.075m/s，所以動能增加量為ΔEk＝v－v＝1.03mJ，重力勢能減少量為ΔEp＝mgh25＝m×9.8×(3.2＋3.6＋4.0)×10－2J＝1.06mJ，由以上可得出實驗結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒。 (2)物體機械能守恒，應有物體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加的動能，即ΔEk＝mgΔh，可見物體增加的動能與下落的距離成正比，選項C正確。 4．利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示： (1)實驗步驟： ①將氣墊導軌放在水平面上，桌面高度不低于1m，將導軌調(diào)至水平； ②用游標卡尺測量擋光條的寬度為l＝9.30mm。 ③由導軌標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，待砝碼靜止不動時，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)字計時器(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)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式； ①滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時速度分別為v1＝________和v2＝________。 ②當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1＝________和Ek2＝________。 ③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝________(重力加速度為g)。 (3)如果ΔEp＝________，則可認為驗證了機械能守恒定律。 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的平均速度當成瞬時速度，擋光條的寬度l可用游標卡尺測量，擋光時間Δt可從數(shù)字計時器讀出。因此，滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時速度分別為v1＝，v2＝。 ②當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)的總動能分別為Ek1＝(M＋m)v＝(M＋m)()2； Ek2＝(M＋m)v＝(M＋m)()2。 ③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝mgs。 (3)如果在誤差允許的范圍內(nèi)ΔEp＝Ek2－Ek1，則可認為驗證了機械能守恒定律。 能力提升 1．我國艦載飛機在“遼寧艦”上成功著艦后，某課外活動小組對艦載飛機利用阻攔索著艦的力學問題很感興趣。他們找來了木板、鋼球、鐵釘、橡皮條以及墨水，制作了如圖所示的裝置，準備定量研究鋼球在橡皮條阻攔下前進的距離與被阻攔前速率的關系。要達到實驗目的，需直接測量的物理量是鋼球由靜止釋放時的________和在橡皮條阻攔下前進的距離，還必須增加的一種實驗器材是________。忽略鋼球所受的摩擦力和空氣阻力，重力加速度已知，根據(jù)________定律(定理)，可得到鋼球被阻攔前的速率。 答案：高度(距水平木板的高度)　刻度尺　機械能守恒(動能) 解析：本題用實驗情景考查機械能守恒定律。 設鋼球釋放點距水平木板的高度為h，由機械能守恒定律(或動能定理)得 mgh＝mv2 v＝ 要求鋼球被阻攔前的速度v，只要知道h，因此需再加的實驗器材是刻度尺，用以測量h。 2．(江蘇啟東中學xx～xx學年高一下學期期末)某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖中所標數(shù)據(jù)為實際距離，該同學通過計算得到不同時刻的速度如下表(當?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2kg，計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)： 時刻 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)計算t5時刻小球的速度v5＝________m/s； (2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增量ΔEp＝________J，動能減少量ΔEk＝________J； (3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗證了機械能守恒定律。由上述計算得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時刻小球的速度v5＝×10－2m/s＝3.48m/s； (2)從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增量ΔEp＝mgh25＝0.2×9.8×(23.68＋21.16＋18.66)×10－2J＝1.24J，動能減少量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．(遼寧省實驗中學、東北育才中學、大連二十高xx～xx學年高一下學期期末聯(lián)考)“驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用如圖所示的甲或乙方案來進行。 (1)比較這兩種方案，________(選填“甲”或“乙”)方案好些。 (2)下圖是某種方案得到的一條紙帶，測得每兩個計數(shù)點間距離如圖所示，已知每兩個計數(shù)點之間的時間間隔T＝0.1s，物體運動的加速度a＝________m/s2；該紙帶是采用________(選項“甲”或“乙”)實驗方案得到的。 (3)下圖是采用甲方案時得到的一條紙帶，在計算圖中N點速度時，幾位同學分別用下列不同的方法進行，其中正確的是(　　) A．vN＝gnT　　　　　　 B．vN＝ C．vN＝ D．vN＝g(n－1)T 答案： (1)甲　(2)4.83m/s2　乙　(3)BC 解析：(1)比較甲、乙兩種方案，乙方案中產(chǎn)生的阻力對實驗的影響大于甲方案，因此應選的方案是甲。 (2)由題意得：a＝＝4.83m/s，所以該紙帶是采用乙實驗方案得到的。 (3)計算N點速度應通過實驗得到的紙帶，經(jīng)測量計算得出，所以應選B、C。 4．某同學利用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。該同學經(jīng)正確操作得到打點紙帶，在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數(shù)點，依次為1、2、3、4、5、6、7，測量各計數(shù)點到第一個打點的距離h，并正確求出打相應點時的速度v。各計數(shù)點對應的數(shù)據(jù)見下表： 計數(shù)點 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)請在圖乙坐標中，描點作出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?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.8m/s2，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗證自由下落的重錘機械能守恒的依據(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)圖線為通過坐標原點的一條直線，斜率的一半與g基本相等(不交代“通過坐標原點”也給分)