2024-2025学年高中物理第七章9实验：验证机械能守恒定律练习含解析新人教版必修2

PAGEPAGE69.试验:验证机械能守恒定律1.在做验证机械能守恒定律的试验时,以下说法正确的是()A.选用重锤时,密度大、体积小的比密度小、体积大的好B.选用重锤时,密度小、体积大的比密度大、体积小的好C.选用的重锤肯定要测其质量D.重锤的质量大小与试验精确性无关解析:验证机械能守恒定律试验中,由于重物要克服空气阻力做功,从而产生系统误差,选用密度大、体积小的重锤能减小空气阻力的影响,从而减小误差,A正确,B、D错误;因验证量中都含有质量,故不用测重锤的质量,C错误。答案:A2.在验证机械能守恒定律的试验中,由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,故纸带通过时受到较大阻力,则结果()A.mgh>B.C.mgh=D.以上都有可能解析:纸带受到较大阻力,设重物克服阻力做的功为W,依据动能定理有mgh-W=所以mgh>答案:A3.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0.05s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9.8m/s2,小球质量m=0.2kg,计算结果保留三位有效数字):时刻t2t3t4t5速度/(m·s-1)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ΔEp=J,动能削减量ΔEk=J;

(3)在误差允许的范围内,ΔEp与ΔEk近似相等,从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp(选填“>”“<”或“=”)ΔEk,造成这种结果的主要缘由是。

解析:(1)t5时刻小球的速度v5=16.14+18.66(2)从t2到t5时间内,重力势能增量ΔEp=mgh25=0.2×9.8×(23.68+21.16+18.66)×10-2J=1.24J,动能削减量ΔEk=1(3)ΔEp<ΔEk,造成这种结果的主要缘由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4.验证机械能守恒定律的试验采纳重锤自由下落的方法。(g取10m/s2)(1)用公式(2)若试验中所用重锤的质量m=1kg,打点纸带如甲图所示,打点时间间隔为0.02s,则记录B点时,重锤速度vB=,重锤的动能EkB=,从起先下落起至B点,重锤的重力势能削减量是,因此可得出的结论是

。

甲(3)依据纸带算出的相关各点的速度值,量出下落的距离,则以乙解析:(1)初速度为0,所选第一、其次两点接近2mm。(2)vB=xAC2T=EkB=12mvBΔEp=mghB=1×10×17.6×10-3J=0.176J。(3)由12m答案:(1)02mm(2)0.59m/s0.174J0.176J在试验误差允许的范围内,重锤动能的增加量等于重力势能的削减量(3)C实力提升1.某位同学做验证机械能守恒定律的试验,下列操作步骤错误的是()A.把打点计时器固定在铁架台上,用导线连接到低压沟通电源上B.将连有重锤的纸带穿过限位孔,将纸带和重锤提升到肯定高度C.先释放纸带,再接通电源D.更换纸带,重复试验,依据记录处理数据解析:运用打点计时器的试验均需先接通电源且打点稳定时才能松开纸带。答案:C2.右图为验证机械能守恒定律的试验装置示意图。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、天平。回答下列问题:(1)为完成此试验,除了所给的器材,还须要的器材有。(填入正确选项前的字母)

A.刻度尺B.停表C.低压直流电源D.低压沟通电源(2)试验中产生误差的缘由有:(写出两个缘由)。

解析:(1)在处理数据时须要测量长度,故须要刻度尺;电磁打点计时器工作时须要运用低压沟通电源;所以选项A、D正确。(2)造成误差的缘由有:①纸带和打点计时器之间有摩擦;②用刻度尺测量纸带上点的位置时读数有误差;③计算势能变更时,选取始末位置过近;④交变电流频率不稳定。答案:(1)AD(2)①纸带和打点计时器之间有摩擦。②用刻度尺测量纸带上点的位置时读数有误差。③计算势能变更时,选取始末位置过近。④交变电流频率不稳定。(任选其二)3.如图所示,两个质量各为m1和m2的小物块A和B,分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,已知m1>m2,现要利用此装置验证机械能守恒定律。(1)若选定物块A从静止起先下落的过程中进行测量,则须要测量的物理量有。

①物块的质量m1、m2;②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间;③物块B下落的距离及下落这段距离所用的时间;④绳子的长度。(2)为提高试验结果的精确程度,某小组同学对此试验提出以下建议:①绳的质量要轻;②在“轻质绳”的前提下,绳子越长越好;③尽量保证物块只沿竖直方向运动,不要摇摆;④两个物块的质量之差要尽可能小。以上建议中的确对提高精确程度有作用的是。

(3)写出一条上面没有提到的对提高试验结果精确程度有益的建议:

。

解析:(1)通过连在一起的A、B两物块验证机械能守恒定律,即验证系统的势能变更与动能变更是否相等,A、B连在一起,A下降的距离肯定等于B上升的距离;A、B的速度大小总是相等的,故不须要测量绳子的长度和B上升的距离刚好间。(2)假如绳子质量不能忽视,则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能,从而为验证机械能守恒定律带来误差;若物块摇摆,则两物块的速度有差别,为减小系统的动能带来误差;绳子长度和两个物块质量差应适当。(3)多次取平均值可削减测量误差,绳子伸长量尽量小,可削减测量的高度的精确度。答案:(1)①②(2)①③(3)例如:“对同一高度进行多次测量取平均值”,“选取受力后相对伸长尽量小的绳子”等等。4.★现要通过试验验证机械能守恒定律。试验装置如图所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为m0,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A、B两点间的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图:(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的削减量可表示为,动能的增加量可表示为。若在运动过程中机械能守恒,(2)多次变更光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值。结果如下表所示:项目12345s/m0.6000.8001.0001.2001.400t/ms8.227.176.445.855.4311.481.952.412.923.39以s为横坐标,1t2由测得的h、d、b、m0和