2019-2020学年新教材高中物理 第1章 功和机械能 第5节 第2课时 验证机械能守恒定律练习（含解析）鲁科版必修第二册

验证机械能守恒定律1利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_a动能变化量与势能变化量b速度变化量和势能变化量c速度变化量和高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是_a已知频率的交流电源b刻度尺c天平(含砝码) d停表解析：(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，故a正确；(2)打点计时器使用交流电源，实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平，打点计时器根据电源频率可以知道时间，故不需要停表，故a、b正确答案：(1)a(2)ab2.现利用如图所示装置验证机械能守恒定律图中ab是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度(1)滑块经过光电门1时的速度v1_ m/s，通过光电门2时的速度v2_ m/s.(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_ j，重力势能的减少量为_ j.解析：(1)v1 m/s1.00 m/sv2 m/s2.50 m/s.(2)动能的增加量：ek2.00(2.5021.002) j5.25 j重力势能的减少量：ep2.009.800.54sin 30 j5.292 j.答案：(1)1.002.50(2)5.255.2923(2019湖南张家界期末)如图1所示，用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，若实验中所用重物的质量m1 kg，实验后打下点的纸带如图2所示，打点间隔为t0.02 s，则记录a点时，重物动能ek_ j从a点下落至c点过程重物的重力势能减小量是_j，要验证从a点下落至c点的过程中机械能守恒，还必须求出_，在实际实验中，重物质量_(选填“是”或“不是”)必须测量的物理量(计算结果保留三位有效数字，g取9.8 m/s2)解析：a点是ob段的中间时刻，所以a点的瞬时速度是ob的平均速度，即：va0.44 m/s记录a点时，重物动能：ekmv0.096 8 j从a点下落至c点过程重物的重力势能减小量为：epmghmgxac0.231 j要验证从a点下落至c点的过程中机械能守恒，已知a点重物的动能和从a点下落至c点过程重物的重力势能减小量，因此还必须求出c点重物的动能实验中重力势能的减小量等于动能的增加量，由于都包含质量，故质量可以消去，所以本实验中不是必须测量质量答案：0.096 80.231c点重物的动能不是4.(2019大庆四中检测)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，小球质量m0.2 kg.(当地重力加速度g取9.8 m/s 2，结果保留三位有效数字)：(1)从t2 到t5 时间内，重力势能增量ep_ j，动能减少量ek _ j.(2)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)重力势能增量：epmg(h2h3h4)0.29.8(26.6824.1621.66)102 j1.42 j 在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以有：v25.59 m/sv54.08 m/s动能减少量：ekm(vv)1.46 j.(2)由上述计算得：epek造成这种结果的主要原因是空气阻力的存在，导致动能减小量没有全部转化为重力势能答案：(1)1.421.46(2)空气阻力的存在5(2019永春一中期中)某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前段部分剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为50 hz，重物质量为m，重力加速度g取 9.8 m/s2.(1)在打计时点2时重物的速度v2_，在打计时点5时重物的速度v5_，从打计时点2到打计时点5的过程中重物的动能增加量ek_，重力势能减少量ep_. (2)比较得ek_(选填“大于”“等于”或“小于”)ep，原因是_(3)根据实验判断下列图像正确的是(其中ek表示重物动能的变化，h表示重物下落的高度)_. 解析：(1)利用匀变速直线运动的推论得：v2 m/s1.50 m/s；v5 m/s2.075 m/s; 此过程中动能增加量ekmvmv1.03m j；重力势能减少量epmghm9.8(0.0320.0360.04) j1.06m j；(2)比较得ek小于ep