《人教新课标高中物理必修二5实验：验证机械能守恒定律基础习题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教新课标高中物理必修二5实验：验证机械能守恒定律基础习题（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5实验：验证机械能守恒定律妖r肥物打点 计时器i.如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置。纸带（i）（多选）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中要用工具测量和通过计算得到的有（）A.重锤的质量B.重力加速度C.重锤下落的高度D.与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度（2）有同学按以下步骤进行实验操作：A.用天平称出重锤和夹子的质量。来源:学科网B.固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器。C.松开纸带，接通电源，开始打点。并如此重复多次，以得到几条打点纸带。D.取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O,在距离。点较近处选择连续几个计数点
2、（或计时点），并计算出各点的速度值。E.测出各点到O点的距离，即得到重锤下落的高度。1F.计算出mghn和Qmv2，看两者是否相等。在以上步骤中，不必要的步骤是;有错误或不妥的步骤是（填写代表字母）；更正情况是,。（3）实验时，应使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上，这样做可以（选填消除“减小”或揩大”纸带与限位孔之间的摩擦。（4）在实际测量中，重物减少的重力势能通常会（选填略大于“等于或略小于”增加的动能。2 .在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中：（1）有下列器材可供选用：重锤、铁架台、天平、停表、电磁打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源。其中不必要的器材有;缺少的器材是（2）实验
3、中用打点计时器打出的纸带如图所示，其中，A为打下的第1个点，C、D、E、F为距A较远的连续选取的四个点（其他点未标出）。用刻度尺量出C、D、E、F到A的距离分别为si=20.06cm,S2=24.20cm,S3=28.66cm,S4=33.60cm。重锤的质量为m=1.00kg;打点周期为T=0.02s；实验地点的重力加速度为g=9.8m/s2。为了验证从打下A点到打下D点过程中重锤的机械能守恒，应计算出：打下D点时重锤的速度vd=（用题中字母表达）=m/s,重锤重力势能的减少量AEp=（用题中字母表达）=J,重锤动能的增加量AEk=（用题中字母表达）=J。（保留三位有效数字）3 .某实验小组
4、利用如图装置来验证机械能守恒定律。在气垫导轨上固定两个光电门，光电门连接数字毫秒计，滑块上固定宽度为d的遮光条。把导轨的右端垫高，测出倾角为仇已知当地重力加速度为go困，则滑块通过（1）实验时，将滑块从某处由静止释放。遮光条通过某光电门的时间为此光电门的瞬时速度为(2)若通过光电门1和光电门2的速度分别为vi和V2,还需要测量(并给这个物理量赋予字母)，满足表达式,说明机械能守恒。(3)完成(2)问所述测量，将滑块从(选填同一”或不同”位置释放，测出滑块经过光电门1、2的速度vi、V2。以L为横坐标，以v2vi为纵坐标，把所得的实验数据描点，得到一条斜率为、截距为的图线，说明机械能守恒。1 .
5、4 .某同学利用如图所示装置验证机械能守恒定律：4光滑圆弧轨道竖直放置，轨道边缘标有表示圆心角的刻度，轨道最低点装有压力传感器。现将小球置于轨道上。刻度处由静止释放，当其通过最低位置时，读出压力传感器的示数F,已知当地重力加速度为go压力仪健器(1)为验证小球在沿轨道下滑过程中机械能守恒，实验中还必须测量的物理量有A.轨道的半径RB.小球的质量mC.每次小球释放点离地面的高度hD.每次小球在轨道上运动的时间t(2)根据实验测得的物理量，写出小球在运动过程中机械能守恒应满足的关系式为F=(3)写出一条提高实验精确度的建议：。5 .如图所示装置可用来验证机械能守恒定律。摆锤A拴在长L的轻绳一端，另
6、一端固定在。点，在A上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成。角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。(1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒,必须求出摆锤在最低点的速度,为了求出这一速度，实验中还应该测量哪些物理量？。(2)根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v=。根据已知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式为6.用如图甲所示的实验装置验证质量分别为mi、m2的物体组成的系统机械能守恒。质量为m2的物体从高处由静止开始下落，质量为mi的物体上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量来验证机械能是否
7、守恒。如图乙所示是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图乙所示。已知mi=50g,m2=150g。(g取10m/s2,结果保留两位有效数字)(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图甲所示的装置安装器件B.将打点计时器接到直流电源上C.先释放质量为m2的物体，再接通电源打出一条纸带D.测量纸带上某些点间的距离E.根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能其中操作不当的步骤是(填选项对应的字母)；(2)在纸带上打下计数点5时的速度v=m/s(打点频率为50Hz);(3)在打点05过程中系统动能的增量AEk=J,系统重力势能
8、的减少量AEp=J,由此得出的结论是;1.(4)若某同学作出2vv2-h图像如图丙所示，写出计算当地重力加速度g的表达式,并计算出当地的实际重力加速度g=m/s2。参考答案1.(1)CD(2)ABCDFB中手应抓住纸带末端让重锤尽量靠近打点计时器C中应先接通1一电源再松开纸带D中应选取离O点较远的点F中应计算ghn和2v2的值(3)减小(4)略大于解析：(1)通过实验原理可知，重锤下落高度要用毫米刻度尺直接量出，下落这一高度时对应的瞬时速度用相邻两点间的平均速度求出，故需用工具测量的是C,通过计算得到的是Do(2)因本实验是通过比较重力势能的减少量AEp是否等于动能的增加量AEk来验证机械1c
9、一1c.1一.能寸恒的，由mghn=2mv2可得ghn=v2,即只需验证ghn与万届是否相等即可，不需要知道动能的具体数值，因而不需要测出重物(含重锤和夹子)的质量，故步骤A是不必要的。有错误或不妥的步骤是B、C、D、F。原因和更正办法分别是：B中让手尽量靠近打点计时器”应改为让重锤尽量靠近打点计时器因打点计时器应从与重锤靠近的纸带处开始打点，不致留下过长的空白纸带，纸带也不宜过长，约40cm即可。C中应先接通电源，后松开纸带。因为只有当打点计时器工作正常后再让重锤下落，才可保证打第一个点时重锤的初速度为零，并且使纸带上的第一个点是清晰的小点。D中应将距离O点较近处”改为距离O点较远处因为所取
10、的各计数点应尽量是重锤自由下落运动的真实记录，而打点计时器接通电源开始工作后不一定很快就能达到稳定状态，同时开始的几个点比较密集，会增加长1c1c度测量的误差。F中应将mghn和2mv2”改为ghn和2V2”。因本实验中是通过比较重锤的重1力势能减少重mghn和动能增加重Qmv2的大小来达到验证的目的，对于同一个研允对象(重锤)1c来说，质量是一定的，故只需比较ghn和2V2就能达到目的。(3)打点计时器的两个限位孔如果不在同一竖直线上，纸带运动中就会与限位孔之间有摩擦，重物下落时要克服这个阻力做功，重力势能不能全部转化为动能，实验存在误差，纸带与限位孔之间的摩擦是无法避免的，这样做只能减小纸
11、带与限位孔之间的摩擦。(4)实际实验中，重锤要受到空气阻力，纸带和打点计时器的振针和限位孔之间有摩擦力，故重物下落时要克服这些阻力做功，重力势能不能全部转化为动能，有一小部分转化为内能，故重物减少的重力势能通常会略大于增加的动能。2.(1)天平、停表、低压直流电源刻度尺、低压交流电源一2S3S1mS3S1(2n2.15mgs22.37-2.312T8T不需要停表，打点计时器需解析：(1)该实验中通过打点计时器来记录重锤的运动时间,要的是交流电源，因此不需要低压直流电源，缺少低压交流电源，由于验证机械能守恒定律公式中可以把重锤的质量约掉，因此不需要天平，同时实验器材中缺少刻度尺。S3S1(2)由
12、匀变速直线运动的推论得打下D点时重锤的速度vd=xCE=-2T28.6620.06 X 102004m/s= 2.15 m/s。重锤动能的增加量210ms3S1AEk=/mvD=-8T=2.31Jo从打下A点到打下D点的过程中，重力势能的减少量AEp=mgS2=1.00X9.8X24.202J相2.37J。3.1c1c(2)两光电门间的距离LgLsin0=2v2-2v2(3)不同2gsin00解析：(1)用遮光条通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，有：v=5。(2)依据实验原理，除知道通过光电门1和2的速度分别为vi和V2,还需要测量两光电1cle门间距L,当减小的重力势能元全转化为增加的动能
13、，即：mgLsin0=2mv2-2mv2,化简得gLsin9=2v22v2,则可说明满足机械能守恒。(3)将滑块从不同位置释放，测出滑块经过光电门1、2的速度vi、V2o以L为横坐标，以v2v2为纵坐标，把所得的实验数据描点，若机械能守恒，则有v2-v2=2gLsin9;故得到一条斜率为k=2gsin。、截距为0的图线，说明机械能守恒。4. (1)B(2)3mg-2mgsin0(3)多次测量取平均值(其他答案合理即可)解析：(1)小球沿轨道下滑过程中，只有重力做功，重力势能转化为小球的动能，根据机械能守恒定律得mgR(1-sinO)=2mv2，在轨道最低位置处，根据牛顿第二定律得Fmg=mR，
14、联立式，可得mgR(1-sin0)=2R(F-mg),整理得mg(1sin。)=乔一mg)，由式可知，要验证小球沿轨道下滑过程中机械能守恒，实验中还必须测量小球的质量，故B正确，A、C、D错误。(2)由(1)问中式,可得F=3mg2mgsin0(3)为提高实验精确度，可以多次测量取平均值，或者是减小空气阻力的影响(减小小球体积或增大其密度等)。5. (1)遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h(2)x1x所以2v2-h图像的斜率为(3)L(1c0s9)=4需要测量遇到挡板后铁片解析：(1)本实验利用平抛运动规律求解摆锤在最低点的速度,的水平位移x和竖直下落高度ho(2)根据平抛运动规律x=
15、vt1h=2gt2联立解得亲(3)摆锤下落过程中机械能守恒12mgL(1cos=2mv2代入(2)中表达式得L(1cos0)=4ho6. (1)BC(2)2.4(3)0.580.60在误差允许的范围内，两物体组成的系统机械能守恒9.7mi+m2_(4)g=7Zv22hm2mi解析：(1)实验过程中，应将打点计时器接到交流电源上，B错误；应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放质量为m2的物体，C错误。(2)在纸带上打下计数点5时的速度为21.60+26.40，/二2,八,v=2X0.1X10m/s=2.4m/s1(3)Ek=2(m+m2)v2=0.58J系统重力势能的减少重AEp=(m2m1)gh=0.60J,因此可得出：在误差允许的范围内，两物体组成的系统机械能守恒。(4)因为12(m1+m2)v2=(m2m
