高中一輪物理練習(xí)_第五章_實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1、第五章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1如圖實(shí)6所示是用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)得到的一條紙帶，我們選N點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律下面舉出一些計(jì)算打N點(diǎn)時(shí)紙帶下落速度的方法，其中正確的是(T為打點(diǎn)周期) ()圖實(shí)6AN點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vNgnTBN點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vNg(n1)TCvNDvN解析：物體下落的實(shí)際加速度小于g，不能采用公式vgt計(jì)算打N點(diǎn)時(shí)紙帶下落速度，N點(diǎn)的速度為sn和sn1段的平均速度，vN，C項(xiàng)正確答案：C2在用圖實(shí)7所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)的以下說法中正確的是()圖實(shí)7A必須用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間B實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，注意手提著紙帶使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通打點(diǎn)

2、計(jì)時(shí)器電源， 然后松開紙帶C如果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢(shì)能有一部分消耗在紙帶摩擦上， 就會(huì)造成重力勢(shì)能的變化小于動(dòng)能的變化D驗(yàn)證時(shí)，可以不測(cè)量重物的質(zhì)量或重力解析：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不需要測(cè)時(shí)間，A錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢(shì)能有一部分消耗在紙帶摩擦上，造成重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)，為節(jié)約紙帶，便于測(cè)量，應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，應(yīng)先通電后放手，B正確；因?yàn)閯?dòng)能和勢(shì)能表達(dá)式中都含有質(zhì)量，可以消去，故不需測(cè)質(zhì)量，D正確答案：BD3(2010·廣州模擬)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖實(shí)8所示的甲或乙方案來進(jìn)行甲方案為用

3、自由落體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，乙方案為用斜面小車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律圖實(shí)8(1)比較這兩種方案，_(填“甲”或“乙”)方案好一些，理由是_(2)圖丙所示是該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，已知每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T0.1 s物體運(yùn)動(dòng)的加速度a_；該紙帶是采用_(填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的簡(jiǎn)要寫出判斷依據(jù)_解析：(1)機(jī)械能守恒的前提是只有重力做功，實(shí)際操作的方案中應(yīng)該使摩擦力越小越好故甲方案好一些(2)a4.8 m/s2因a遠(yuǎn)小于g，故為斜面上小車下滑的加速度所以該紙帶采用圖乙所示的實(shí)驗(yàn)方案答案：(1)甲因?yàn)檫@個(gè)方案摩擦阻力小，誤差小，操作方便，所用實(shí)驗(yàn)

4、器材少(2)4.8 m/s2(4.7 m/s24.9 m/s2)乙因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)的加速度比重力加速度小得多4.(2010·南通模擬)用如圖實(shí)9所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定 律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，有交流(頻率為50 Hz)和直流 兩種輸出重錘從高處由靜止開始落下，拖動(dòng)紙帶通過打點(diǎn)計(jì) 時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn) 證機(jī)械能守恒定律(1)一同學(xué)按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：A用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；B按圖示的裝置安裝器件；C將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；D先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；E先斷開電源，換用紙帶，重復(fù)步驟D；F選取合適的紙帶；G測(cè)量所選紙帶

5、上某些點(diǎn)之間的距離；H根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能(1)指出其中沒有必要進(jìn)行的步驟是_；操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是_(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘加速度的數(shù)值這位同學(xué)打出的紙帶如圖實(shí)10所示，A點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn)，0、1、2、3、4、5、6為連續(xù)的點(diǎn)，現(xiàn)測(cè)得s1、 s2、s3、s4、s5、s6分別為4.03 cm、4.42 cm、4.80 cm、5.18 cm、5.57 cm、5.95 cm，請(qǐng)你根據(jù)這條紙帶推算此落體過程的加速度a為_ m/s2.(保留三位有效數(shù)字)圖實(shí)10(3)某同學(xué)根據(jù)第(2)問求得的加速度數(shù)值計(jì)算重力勢(shì)能的變化量Ep，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律試分

6、析其合理性_.解析：(1)步驟A是不必要的，由此實(shí)驗(yàn)中所需驗(yàn)證的式子mghmv2知只需要驗(yàn)證ghv2成立即可C步驟是不恰當(dāng)?shù)?，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是交流電源(2)由逐差法有a9.58 m/s2(3)計(jì)算重力勢(shì)能的變化量時(shí)，應(yīng)采用當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊臄?shù)值，而測(cè)出的加速度因阻力的影響比當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎灯〔缓侠泶鸢福?1)AC(2)9.58(3)見解析5利用氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，先非常仔細(xì)地把導(dǎo)軌調(diào)成水平，然后依圖實(shí)11所示用墊塊把導(dǎo)軌一端墊高H，滑塊m上面裝l3 cm的擋光框，使它由軌道上端任一處滑下，測(cè)出它通過電門G1和G2時(shí)的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2這段過程中動(dòng)能

7、的增加量Ekm(v22v12)，再算出重力勢(shì)能的減少量Epmgh，比較Ek與Ep的大小，便可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒圖實(shí)11(1)滑塊的速度v1、v2如何求出？滑塊通過G1時(shí)的高度h如何求出？(2)若測(cè)得圖中L1 m，s0.5 m，H20 cm，m500 g，滑塊通過G1和G2的時(shí)間分別為5.0×102s和2.0×102s，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.80 m/s2，試判斷機(jī)械能是否守恒解析：(1)因?yàn)閾豕饪虻膶挾群苄3 cm，而滑塊通過電門的時(shí)間極短，故可以認(rèn)為滑塊通過電門時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，則通過兩電門時(shí)的平均速度就等于通過G1和G2兩位置的瞬時(shí)速度，v1，v2；由相似原理可知，便可求得

8、hs，H、L、s都是事先設(shè)定的(2)v1 m/s0.6 m/s，v2 m/s1.5 m/s，hs×0.5 m0.1 m動(dòng)能增加量Ekm(v22v12)×0.5×(1.520.62) J0.473 J.重力勢(shì)能減少量Epmgh0.5×9.80×0.1 J0.490 J，在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為機(jī)械能守恒答案：見解析6(2010·海安調(diào)研)如圖實(shí)12所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00 kg的圓 柱棒替代紙帶和重物；蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)的飛輪上并隨之 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，以替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直 自由下落，毛筆就在圓柱棒面

9、的紙上畫出記號(hào)，如圖實(shí)13所示設(shè) 毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動(dòng)，測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為26.0 mm、50.0 mm、74.0 mm、98.0 mm、122.0 mm、146.0 mm，由此可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律已知電動(dòng)機(jī)銘 牌上標(biāo)有“1200 r/min”字樣根據(jù)以上內(nèi)容回答下列問題：圖實(shí)13(1)毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔T_s.(2)根據(jù)圖實(shí)13所給的數(shù)據(jù)可知：毛筆畫下記號(hào)“3”時(shí)，圓柱棒下落的速度v3_m/s；畫下記號(hào)“6”時(shí)，圓柱棒下落的速度v6_m/s；在毛筆畫下記號(hào)“3”到畫下記號(hào)“6”的這段時(shí)間內(nèi)，棒的動(dòng)能的增加量為_J，重力勢(shì)能的減少量為_J由此可得出的結(jié)論是_(g9.8 m/

10、s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：(1)由于電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200 r/min”字樣，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T s0.05 s.(2)毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔為0.05 s根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度，則畫記號(hào)“3”時(shí)，圓柱棒下落的速度為v3 m/s1.24 m/s，同理可求得畫記號(hào)“6”時(shí)，圓柱棒下落的速度v62.68 m/s.由此可得棒的動(dòng)能的增加量為Ekmv62mv322.82 J，重力勢(shì)能的減少量為Epmg(h6h3)2.88 J根據(jù)求得的數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，圓柱棒在下落過程中機(jī)械能守恒答案：(1)0.05(2)1.242.682.822.88在誤差允許

11、的范圍內(nèi)圓柱棒在下落過程中機(jī)械能守恒7(2010·南京調(diào)研)某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖實(shí)14所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律讓一個(gè)擺球由靜止開始從A位置擺到B位置，若不考慮空氣阻力，小球的機(jī)械能應(yīng)該守恒，即mv2mgh.直接測(cè)量擺球到達(dá)B點(diǎn)的速度v比較困難現(xiàn)讓小球在B點(diǎn)處脫離懸線做平拋運(yùn)動(dòng)，利用平拋的特性來間接地測(cè)出v.如圖實(shí)14所示，懸點(diǎn)正下方P點(diǎn)處放有水平放置的熾熱的電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng)在地面上放上白紙，上面覆蓋著復(fù)寫紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時(shí)，會(huì)在下面白紙上留下痕跡用重垂線確定出A、B點(diǎn)的投影點(diǎn)N、M.重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次(小球每一次都從同一點(diǎn)

12、由靜止釋放)，球的落點(diǎn)痕跡如圖實(shí)15所示，圖中米尺水平放置，零刻度線與M點(diǎn)對(duì)齊用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B兩點(diǎn)的豎直距離，再量出M、C之間的距離s，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律已知重力加速度為g，小球的質(zhì)量為m.圖實(shí)14圖實(shí)15(1)根據(jù)圖實(shí)14可以確定小球平拋時(shí)的水平射程為_cm；(2)用題中所給字母表示出小球平拋時(shí)的初速度v0_；(3)用測(cè)出的物理量表示出小球從A到B過程中，重力勢(shì)能的減少量Ep_，動(dòng)能的增加量Ek_.解析：(1)將記錄點(diǎn)用較小的圓圈起來，讀出圓心處的位置為65.0(64.065.5)(2)根據(jù)自由落體下落的距離可求出小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t ，小球平拋的初

13、速度為v0s .(3)小球從A下降到B的距離為h1h2，重力勢(shì)能的減少量Epmg(h1h2)，根據(jù)第(2)問求得的速度得動(dòng)能的增加量為Ekmv02m(s)2.答案：(1)65.0(64.065.5)(2)s (3)mg(h1h2)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律拓展練習(xí)007利用圖示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h。某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案。 a. 用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t,通過v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v0 b. 用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過v=2gh1/2計(jì)算出瞬時(shí)速度 c. 根據(jù)做勻速直線運(yùn)