2019_2020学年高中物理课时作业16验证机械能守恒定律（含解析）粤教版.docx

课时分层作业(十六)(时间：40分钟分值：100分)基础达标练非选择题(本题共5小题，共50分)1(8分)在“验证机械能守恒定律”的实验中：(1)下列物理量中需要用工具直接测量的有()A重物的质量B重力加速度C重物下落的高度D与重物下落高度对应的重物的瞬时速度(2)实验中，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的h图线应是_，才能合乎实验验证的要求，h图线的斜率等于_的数值解析(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中，只需要用刻度尺测量重物下落的高度重物的质量不用测量重力加速度不需要测量通过计算可以得到与重物下落高度对应的重物的瞬时速度故选C.(2)在验证机械能守恒定律的实验中，有mghmv2，则有gh，由于g是常数，所以h图线为过原点的倾斜直线，图线的斜率等于g.答案(1)C(2)过原点的倾斜直线重力加速度g2(10分)如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_(填入正确选项前的字母)A米尺B秒表C低压直流电源D低压交流电源(2)实验中产生误差的原因有： _(写出两个原因即可)(3)实验中由于打点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阻力，这样将造成_A不清楚Bmghmv2Cmghmv2，选项B正确答案(1)AD(2)纸带和打点计时器之间有摩擦用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差计算势能变化时，选取始末位置过近交流电频率不稳定(任选其二)(3)B3(10分)某同学在“验证机械能守恒定律”时按如图甲所示安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示图中O点为打点起始点，且速度为零甲 乙(1)选取纸带上打出的连续点A、B、C，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T.为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下O点到打下F点的过程中，重锤重力势能的减少量Ep_，动能的增加量Ek_.(用题中所给字母表示)(2)以各点到起始点的距离h为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标建立直角坐标系，用实验测得的数据绘出v2h图线，如图所示，该图象说明了_解析(1)从打下O点到打下F点的过程中，重锤重力势能的减少量为Epmgh2，F点的瞬时速度为vF，则动能增加量为Ek.(2)物体下落时，只有重力做功，动能与重力势能相互转化，物体的机械能守恒。答案(1)mgh2(2)见解析4(10分)在验证机械能守恒定律的实验中，与纸带相连的质量为1 kg的重锤自由下落，打出的纸带如图所示，相邻计数点时间间隔为0.02 s，g取9.8 m/s2.求：(1)打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB_m/s(保留两位有效数字)；(2)某同学根据纸带上的O点到B点的数据，计算出物体的动能增加量Ek0.47 J，重力势能减小量Ep0.48 J，经过多次实验均发现Ek略小于Ep，试分析或解释形成这个现象的原因： _.解析(1)vBACm/s0.97 m/s(2)由于重锤下落过程中要克服空气阻力及纸带所受阻力做功，所以下落过程中，重锤的机械能有少量损失，增加的动能总是略小于减少的重力势能答案(1)0.97(2)由于要克服空气阻力和纸带所受阻力做功，重锤的机械能略减少5(12分)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m0.2 kg，计算结果保留三位有效数字)：时刻t2t3t4t5速度(ms1)4.994.483.98(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，则可验证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v5102 m/s3.48 m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量Epmgh250.29.8(23.6821.1618.66)102 J1.24 J，动能减少量Ekmvmv1.28 J；(3)EpEk，造成这种结果的主要原因是上升过程中存在空气阻力答案(1)3.48(2)1.241.28(3)存在空气阻力能力提升练非选择题(本题共4小题，共50分)1(10分)某同学研究小球摆动过程中机械能守恒，他用的DIS的装置如图(a)所示，在实验中，选择以图象方式显示实验的结果，所显示的DIS图象如图(b)所示，图象的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E. (1)在图(b)中，表示小球的动能Ek随小球距D点的高度h变化关系的图线是_(2)根据图(b)所示的实验图象，可以得出的结论是_.解析(1)小球在摆动过程中只有重力对小球做功，小球的机械能守恒，取D点所在位置为零势能点，设在D点小球的速度大小为vD，则有mghmv2mv，其中h表示小球所在位置距D点的高度，mv2表示小球的动能Ek，即Ekmvmgh.因此小球的动能Ek随高度h的变化图线应是丙(2)根据题图(b)所示的实验图象可知，小球的动能与重力势能之和等于常数，即只有重力做功时，物体的机械能守恒答案(1)丙(2)只有重力做功时，物体的机械能守恒2(14分)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示(1)实验步骤：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平用游标卡尺测出挡光条的宽度l9.30 mm.由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s_cm.将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间t1、和t2.用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列物理量的表达式滑块通过光电门1和光电门2时，瞬时速度分别为v1_和v2_.当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1_和Ek2_.在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量Ep_(重力加速度为g)(3)如果Ep_，则可认为验证了机械能守恒定律解析(1)距离s80.30 cm20.30 cm60.00 cm.(2)由于挡光条宽度很小，因此可以将挡光条通过光电门时的平均速度当成瞬时速度，挡光条的宽度l可用游标卡尺测量，挡光时间t可从数字计时器读出因此，滑块通过光电门1和光电门2的瞬时速度分别为v1、v2.当滑块通过光电门1和光电门2时，系统的总动能分别为Ek1(Mm)v(Mm)；Ek2(Mm)v(Mm).在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量Epmgs.(3)如果在实验误差允许的范围内EpEk2Ek1，则可认为验证了机械能守恒定律答案(1)60.00(2)(Mm) (Mm) mgs(3)Ek2Ek13(12分)某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律该同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到第一个打点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表：计数点1234567h(m)0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777v(m/s)1.942.332.733.133.50v2(m2/s2)3.765.437.459.8012.25(1)请在图乙坐标中，描点作出v2h图线；(2)由图线可知，重锤下落的加速度g_m/s2(保留三位有效数字)；(3)若当地的重力加速度g9.8 m/s2，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是_.答案(1)作出v2h图线如图(2)9.75(答9.699.79均给分)(3)图线为通过坐标原点的一条直线，斜率的一半与g基本相等(不交代“通过坐标原点”也给分)4(14分)用如图所示实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律图给出的是实验中获得的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示已知m150 g，m2150 g，则：(结果均保留两位有效数字)(1)从纸带上打下计数点5时的速度v_m/s；(2)从打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量Ek_J，系统势能的减少量Ep_J；(当地的重力加速度g取10 m/s2)(3)若某同学作出v2h图象如图所示，则当地的重力加速度g_m/s2.解析(1)在纸带上打下计数点5时的速度v m/