《2011届高考物理一轮复习练习及解析5练习十四验证机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011届高考物理一轮复习练习及解析5练习十四验证机械能守恒定律（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、金典练习十四 实验：验证机械能守恒定律选择题部分共 2 小题，每小题 6 分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选 项正确，有的小题有多个选项正确.1.用落体法验证机械能守恒定律，下列关于实验误差的说法中，正确的是( ) A.重物的质量称量不准，会造成较大误差 B.重物的质量选用大些，有利于减小误差 C.重物的质量选用小些，有利于减小误差 D.释放纸带与接通电源开始打点不同步会造成较大误差 解析：本实验中不需要知道重物的质量来验证定律，故选项 A 错误；本实验中空气阻 力以及装置对纸带的阻力都会带来误差，故重物的质量大些可以减小相对误差，选项 B 正 确、C 错误；实验中一般要求先接通
2、电源再释放纸带，选项 D 错误. 答案：B 2.图示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中 N 点来验证 机械能守恒定律，下面举出一些计算 N 点速度的方法，其中正确的是( ) A.N 点是第 n 个点，则 vngnT B.N 点是第 n 个点，则 vng(n1)TC.vnsnsn12TD.vndn1dn12T 解析：本实验中若用 vg(n1)T 来计算速度的话，则相当于用理论推导机械能守恒， 而不是用实验的方法验证. 答案：CD 非选择题部分共 8 小题，共 88 分.3.(6 分)用电磁打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列操作： A.用刻度尺测出选定的 0
3、 到 1、2、3点间的距离，查出当地的 g 值 B.在支架上竖直架好打点计时器 C.测出重物的质量 D.算出各对应点的势能和动能，并通过比较得出结论 E.提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方 F.把电池接到打点计时器的接线柱上 G.将 50 Hz 的低压交流电源接到打点计时器的接线柱上 H.接通电源再松开纸带 请你选出其中正确的操作步骤，并按合理的操作顺序排列： .(用字 母填写) 答案：BGEHAD 4.(11 分)在“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中，质量 m1.00 kg 的重物 自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点，图示为选取的一条符合实验要求的纸带， O 为第一个点
4、(速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的 3 个计数 点 A、B、C 作为测量的点，经测量知道 A、B、C 各点到 O 点的距离分别为 50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.已知打点计时器每隔 0.02 s 打一次点，当地的重力加速度 g9.8 m/s2.根据以上数据，可计算出打 B 点时的速度 vB m/s，重物由 O 点运动到 B 点，重 力势能减少了 J，动能增加了 J.根据所测量的数据，还可以求出物体实际 下落的加速度为 m/s2，重物在从 A 下落到 B 的过程中所受的平均阻力为 N.(结果均保留三位有效数字)解析：vB4.00 m/ssAC2T
5、 |Ep|mgOB8.43 JEkB mv 8.00 J122 Ba9.00 m/s2sBCsABT2 根据牛顿第二定律有：fm(ga)0.800 N. 答案：4.00 8.43 8.00 9.00 0.800 5.(11 分)在利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验中(1)某同学在实验中得到的纸带如图所示，其中 A、B、C、D 是打下的相邻的四个点， 它们到运动起始点 O 的距离分别为 62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.已知当地的 重力加速度 g9.80 m/s2，打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，重物的质量为 1.00 kg.请 根据以上数据计
6、算重物由 O 点运动到 C 点的过程中，重力势能的减少量为 J，动能 的增加量为 J.(结果均保留三位有效数字) (2)甲、乙、丙三名同学通过实验各得到一条纸带，它们前两个点间的距离分别是 1.0 mm、1.9 mm、4.0 mm.那么操作中一定存在错误的同学是 ，造成错误的原因是 . 解析：(1)EpmgOC7.62 JvC3.89 m/s，EkC mv 7.57 J.BD2T122 C (2)丙得到的距离 4.00 mm 明显大于 2.00 mm，故其错误，说明打第一个点时纸带有初 速度. 答案：(1)7.62 7.57 (2)丙 先释放重物，后接通电源 6.(12 分)在做“利用重物自由
7、下落验证机械能守恒定律”的实验时，某同学按照正确 的操作所选的纸带如图所示，其中 O 点是起始点，A、B、C 是打点计时器连续打下的 3 个 点.该同学用毫米刻度尺测量 O 点到 A、B、C 各点的距离，并记录在图中.已知电源的频率 是 50 Hz.(1)这三个数据中，不符合有效数字读数要求的测量段是 段，应记作 cm. (2)该同学用重物在 OB 段的运动来验证机械能守恒定律，已知当地的重力加速度 g9.80 m/s2，他用 AC 段的平均速度作为跟 B 点对应的物体的瞬时速度，则该段重物的重 力势能的减少量为 ，而动能的增加量为 (结果均保留三位有效数字，重物 的质量用 m 表示).这样验
8、证的系统误差总是使重力势能的减少量 动能的增加量， 原因是 . (3)另一位同学根据同一条纸带、同一组数据，也用重物在 OB 段的运动来验证机械能 守恒.不过他从打点计时器打下的第一个点 O 数起，图中的 B 是打点计时器打下的第 9 个 点.因此他用 vBgt 来计算与 B 点对应的重物的瞬时速度，得到动能的增加量为 (结果保留三位有效数字，重物的质量用 m 表示)，这样验证的系统误差总是使重力势能的 减少量 动能的增加量，原因是 . 解析：(1)题中是用最小刻度是毫米的刻度尺测量，以 cm 为单位，小数点后应为 2 位，末位为估读位.故三个数据中不符合有效数字读数要求的是 OC 段，应记作
9、 15.70 cm. (2)OB 段重力势能的减少量为： Epmghm9.812.421021.22m 与 B 点对应的重物运动的瞬时速度为：vB m/s1.5475 m/s(15.709.51) 1022 0.02与 B 点对应的重物的动能 EkB m1.547521.20m12 即动能的增加量 Ek1.20m 这样验证的系统误差是使重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是速度 v 是实际 速度，因为有摩擦，减少的重力势能一部分转化为内能. (3)vBgt9.880.02 m/s1.568 m/s所以 EkB m1.56821.23m12 这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量小于动能的增
10、加量，是因为速度 v 是按 照自由落体运动计算的，对应的下落高度比实际测得的高度要大. 答案：(1)OC 15.70 (2)1.22m 1.20m 大于 速度 v 是实际速度，因为有摩擦，减 少的重力势能一部分转化为内能 (3)1.23m 小于 速度 v 是按照自由落体运动计算的，对应的下落高度比实际测得的 高度要大7.(12 分)用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源， 输出电压为 6 V 的交流电和直流电两种.重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带打 出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律. (1)下面列举了该实验的几个操作步骤： A.
11、按照图示的装置安装器件 B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上 C.用天平测出重物的质量 D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带 E.测量纸带上某些点间的距离 F.根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的 动能 指出其中没有必要进行的或者操作不当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行 内，并说明其原因. 答： . (2)利用这个装置也可以测量重物下落的加速度 a 的数值.如图乙所示，根据打出的纸带， 选取纸带上的连续的五个点 A、B、C、D、E，测出 A 距起始点 O 的距离为 s0，点 A、C 间的距离为 s1，点 C、E 间的距离为 s2，使用交流电的
12、频率为 f，根据这些条件计算重物下 落的加速度 a .乙 (3)在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重物减少的重力势能总是大于重物增加 的动能，其原因主要是在重物下落的过程中存在阻力作用.可以通过该实验装置测阻力的大 小，若已知当地的重力加速度为 g，还需要测量的物理量是 .试用这些物理量 和纸带上的数据符号表示出重物在下落过程中受到的平均阻力大小 F . 答案：(1)步骤 B 是错误的，应该接到电源的交流输出端.步骤 D 是错误的，应该先接 通电源，待打点稳定后再释放纸带.步骤 C 是不必要的，因为根据测量原理，重物的动能和势能中都包含了质量 m，可以约去.(2)(s2s1)f24(3)重
13、物的质量 m mg(s2s1)f24 8.(12 分)某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意 图如图所示.当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间.所 用的西瓯 XDS007 光电门传感器可测得最短时间为 0.01 ms.将挡光效果好、宽度 d3.8103 m 的黑色磁带贴在透明直尺上.现将直尺从一定高度由静止释放，并使其竖直 通过光电门.某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间 ti与图中所示的高度差 hi，并将 部分数据进行了处理，结果如下表所示.(取 g9.8 m/s2，表格中 M 为直尺的质量)ti (103 s)vidti (ms1
14、)Eki Mv Mv122 i122 1hi(m)Mghi11.213.14 21.153.300.52M0.060.59M 31.003.802.29M0.242.35M 40.954.003.07M0.323.14M 50.900.41(1)从表格中的数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用 vi求出的，请dti 你简要分析该同学这样做的理由是： . (2)请将表格中的数据填写完整. (3)通过实验得出的结论是： . (4)根据该实验，请你判断下列 Ekh 图象中正确的是( )答案：(1)极短时间或极短位移内的平均速度趋近于瞬时速度 (2)4.22 4.00M 或 4.01M 4.0
15、1M 或 4.02M (3)在误差允许的范围内，机械能守恒 (4)C9.(12 分)如图所示，将轻弹簧放在凹形光滑轨道上，并将其一端与 轨道的相应端固定，轨道放在水平桌面的边缘上，桌边悬一重物.利用 该装置可以找出弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系.(1)为完成实验，还需要哪些器材？ 答： . (2)如果在实验中，得到弹簧的压缩量 x 和小球离开桌面后落地的水平位移 s 的一些数 据如下表所示，则得到的实验结论是： . 实验次数1234 x/cm2.003.004.005.00 s/cm29.2045.0560.5275.40解析：(2)由机械能守恒定律得：Ep mv122 0又由平抛运动的规律知：v0sg2h可得：本实验中弹簧的弹性势能 Eps2 又由实验数据可得：sx 可得实验结论：Epx2.答案：(1)白纸、复写纸、刻度尺 (2)弹簧
