教科版物理必修2 第四章 第5節(jié)機(jī)械能守恒定律4 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（同步練習(xí)）

1、.答題時(shí)間：30分鐘1. 關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的選項(xiàng)是A. 實(shí)驗(yàn)中摩擦是不可防止的，因此紙帶越短越好，因?yàn)榧垘г蕉?，抑制摩擦力做的功就越少，誤差就越小B. 實(shí)驗(yàn)時(shí)需稱出重物的質(zhì)量C. 紙帶上第1、2兩點(diǎn)的間距假設(shè)不接近2 mm，那么無論怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)誤差都一定較大D. 處理打點(diǎn)的紙帶時(shí)，可以直接利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)跡，而不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)的方法2. “驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置可以采用如圖所示的甲或乙方案來進(jìn)展。1比較這兩種方案，_填“甲或“乙方案好些。2某同學(xué)開場(chǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)情形如圖丙所示，接通電源釋放紙帶。請(qǐng)指出該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在的兩處明顯錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)?/p>

2、地方：_；_.3該實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，且測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔 如圖丁所示。相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T0.1s，那么物體運(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。3. 在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50 Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2，測(cè)得所用的重物質(zhì)量為1.00 kg。實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡明晰的紙帶如下圖，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的四個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的間隔 分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm。1根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到

3、C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于_ J，動(dòng)能的增加量等于_ J。結(jié)果取三位有效數(shù)字2根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物下落時(shí)的實(shí)際加速度a_ m/s2，a_ g填“大于或“小于，原因是_。4. 圖甲是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。小圓柱由一根不可伸長(zhǎng)的輕繩拴住，輕繩另一端固定，將輕繩拉至程度后由靜止釋放。在最低點(diǎn)附近放置一組光電門，測(cè)出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間t，再用游標(biāo)卡尺測(cè)出小圓柱的直徑d，如圖乙所示，重力加速度為g。那么：1小圓柱的直徑d_ cm。2測(cè)出懸點(diǎn)到小圓柱重心的間隔 l，假設(shè)等式gl_成立，那么說明小圓柱下擺過程中機(jī)械能守恒。3假設(shè)在懸點(diǎn)O安裝一個(gè)拉力傳感器大小不計(jì)，測(cè)出繩子上的拉力F，那么要

4、驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式還需要測(cè)量的物理量是_用文字和字母表示。假設(shè)等式F_成立，那么可驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式。5. 某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)，圖2是他們選擇的一條較理想的紙帶，O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F是紙帶上相鄰的點(diǎn)。他們測(cè)出了各點(diǎn)與O點(diǎn)的間隔 h后做出了必要的計(jì)算，測(cè)量和計(jì)算的記錄見下表計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用v表示。圖1圖2計(jì)數(shù)點(diǎn)ABCDEFhcm6.939.4712.415.7119.4123.49vm/s1.161.371.561.751.952.14v2m2/s21.351.882.433.064.054.581

5、測(cè)量某點(diǎn)與O點(diǎn)間隔 h的記錄中，不合理的一組是_填寫計(jì)數(shù)點(diǎn)名稱。2計(jì)數(shù)點(diǎn)D、E、F與O點(diǎn)之間的間隔 分別用hD、hE、hF表示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期用T表示，那么打下計(jì)數(shù)點(diǎn)E時(shí)紙帶的速度vE_用字母表示，重物運(yùn)動(dòng)的加速度a_用字母表示。3該小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立如下圖坐標(biāo)系，標(biāo)出了各組測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并在坐標(biāo)系中畫出v2h圖線。由圖線可以判斷計(jì)數(shù)點(diǎn)_的測(cè)量誤差較大填寫計(jì)數(shù)點(diǎn)名稱，據(jù)圖線得到重力加速度_m/s2保存三位有效數(shù)字。4以下判斷中，正確的選項(xiàng)是A. 在誤差允許的范圍內(nèi)，該實(shí)驗(yàn)小組到達(dá)了實(shí)驗(yàn)?zāi)康腂. 該地的重力加速度比偏大C. 他們實(shí)驗(yàn)操作過程中是先釋放紙帶然后再閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開關(guān)D

6、. 實(shí)驗(yàn)過程中阻力引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差6. 某課外活動(dòng)小組利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。1某同學(xué)用20分度游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑，讀數(shù)如圖甲所示，小球直徑為_cm。圖乙所示彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測(cè)出小球通過A、B的時(shí)間分別為2.55 m/s、5.15 m/s，由此可知小球通過光電門A、B時(shí)的速度分別為vA、vB，其中vA_m/s。2用刻度尺測(cè)出光電門A、B間的間隔 h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，只須比較_用題目中涉及的物理量符號(hào)表示是否相等，就可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。3通過屢次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小球通過光電門A的時(shí)間越短，2中要驗(yàn)證的兩數(shù)值差越大，試分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)

7、生誤差的主要原因是_。1. D 解析：A選項(xiàng)中，紙帶過短，長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差較大，故A錯(cuò)誤；由mv2mgh知，只須驗(yàn)證v2gh即可，不必測(cè)重物質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；對(duì)C選項(xiàng)中的紙帶，可選點(diǎn)跡明晰、間隔 適宜的任意兩點(diǎn)M、N，通過計(jì)算Ek與mghMN比較，實(shí)驗(yàn)誤差不一定大，故C錯(cuò)誤；由于自由落體運(yùn)動(dòng)加速度較大，因此除了1、2兩點(diǎn)間隔 可能很小，其他相鄰兩點(diǎn)間的間隔 均大于或遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2 mm，用毫米刻度尺測(cè)量完全可以，不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)法，故D正確。2.1甲2打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電源重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)34.8 m/s2乙解析：1題目的關(guān)鍵是明確機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功，甲方案阻力影響較小，乙方案阻力

8、影響較大，故甲方案好。2從丙圖中可以看出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通的是直流電源，不能正常工作；重物上的紙帶應(yīng)從靠近重物端開場(chǎng)打點(diǎn)，故應(yīng)將重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。3由xaT2，利用逐差法得到物體運(yùn)動(dòng)的加速度a4.8 m/s2。假設(shè)用自由落體實(shí)驗(yàn)測(cè)得物體運(yùn)動(dòng)的加速度a應(yīng)該接近10 m/s2，所以該紙帶是采用乙實(shí)驗(yàn)方案得到的。3.17.627.5729.75小于重物受空氣阻力，紙帶受限位孔或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振針的阻力作用解析：1由題意知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)，下落的高度為hC77.76 cm0.777 6 m，m1.00 kg，g9.80 m/s2，所以重力勢(shì)能的減少量為EpmghC1.00×9.80×

9、;0.777 6 J7.62 J重物經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度vC又因?yàn)門0.02 s、OD85.73 cm0.857 3 m、OB70.18 cm0.701 8 m所以vC m/s3.89 m/s故重物動(dòng)能的增加量Ek為Ek×1.00×3.892 J7.57 J。2根據(jù)CDAB2aT2，CDODOC，ABOBOA，代入數(shù)據(jù)得a9.75 m/s2<g.實(shí)驗(yàn)中重物受空氣阻力，紙帶受限位孔或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振針的阻力作用，導(dǎo)致a<g。4.11.02223小圓柱的質(zhì)量mmgm解析：1小圓柱的直徑d1.0 cm2×0.1 mm1.02 cm。2根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：mglmv

10、2，所以只須驗(yàn)證glv22，就說明小圓柱下擺過程中機(jī)械能守恒。3假設(shè)測(cè)量出小圓柱的質(zhì)量m，那么在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得Fmgm，假設(shè)等式Fmgm成立，那么可驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式。5.1C 2 3E9.799.759.83均可4ABD解析：1測(cè)量某點(diǎn)到O點(diǎn)間隔 h的記錄中不合理的一組是C：12.4，因?yàn)樵摂?shù)據(jù)沒有估讀。2根據(jù)某段時(shí)間的平均速度等于中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度，vE根據(jù)xaT2得：a。3由題圖可以看出第5組數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)點(diǎn)E偏離直線較遠(yuǎn)，誤差較大。假設(shè)該過程機(jī)械能守恒，那么有mghmv2所以v22ghv2h圖象中，圖線的斜率為2g，即g為斜率的一半，由圖線可知g9.79 m/s2。4根據(jù)高中實(shí)驗(yàn)的要求，查閱當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋捎趯?shí)驗(yàn)測(cè)得的g值近似等于當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，所以公式mghmv2成立，即驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律，A正確；由于空氣阻力和摩擦阻力的存在，有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，測(cè)得的g值應(yīng)偏小，B正確；該誤差使得測(cè)量結(jié)果總是偏小，不是操作不當(dāng)引起的，屬系統(tǒng)誤差，D正確。C項(xiàng)無法證明，故不選。6.11.0244.0或4.00也對(duì)2gh和3小球上升過程中受到空氣阻力的作用，速度越大，所受阻力越大解析：此題考察“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，意在考察對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況。1由游標(biāo)卡尺的