高中物理课时作业(教科版必修第二册)课时素养评价17

课时素养评价17 实验：验证机械能守恒定律
A 组 合格性考试练
1．某同学用如图甲所示的实验装置，验证机械能守恒定律．
(1)实验操作步骤如下：
①按实验要求安装好实验装置；
②使重锤靠近打点计时器，接着先释放重锤，再接通电源，打点计时器在纸带上打下一系列的点；
③图乙为一条符合实验要求的纸带，O 点为打点计时器打下的第一个点，分别测出若干连续打点A 、B 、C …与O 点之间的距离h 1、h 2、h 3…以上操作步骤中，有错误的操作步骤是________(选填“①”“②”或“③”).
(2)已知打点计时器的打点周期为T ，重锤质量为m ，当地的重力加速度为g ，结合实验中所测的h 1、h 2、h 3，可得打B 点时重锤的速度大小为________，重锤下落h 2的过程中减小的重力势能为________，在误差允许范围内重锤动能增加量等于重力势能减少量，即验证了机械能守恒定律．实际上由于打点计时器与纸带间及其他阻力的作用，重锤动能增加量稍微________(选填“大于”或“小于”)重力势能减少量．
2．某同学用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”，他将两物块A 和B 用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B 下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A 、B 两物块的质量m A ＝150 g ，m B ＝50 g ，A 从高处由静止开始下落，B 拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，图乙给出的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(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为T ＝ s ，则：
(1)在打点5时的速度大小为________m/s ，在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE k ＝________ J ，系统势能的减小量ΔE p ＝________J ，由此得出的结论是________________________________；(重力加速度g ＝ m/s 2，结果均保留三位有效数字)
(2)用v 表示物块A 的速度，h 表示物块A 下落的高度．若某同学作出的v 22
­ h 图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g ＝________ m/s 2(结果保留三位有效数字).
3．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，
(1)学生在操作实验过程中有下列四种情况，其中正确操作的是________．
(2)质量m ＝ kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，0为第一个点，A 、B 、C …为从合适位置开始选取的连续点．已知打点计时器每隔 s 打一次点，当地的重力加速度g ＝ m/s 2，则：纸带打下E 点时的速度v E ＝________ m/s(结果保留3位有效数字).
(3)从B 点到E 点，重物重力势能减少量ΔE p ＝________ J ，动能增加量ΔE k ＝________ J ；(以上两空均保留3位有效数字)
(4)上问中，重物重力势能减少量大于动能增加量，发生此误差的原因是存在阻力，则重物在下落过程中所受阻力的大小约为________ N(结果保留2位有效数字).
4．某实验小组用图示装置验证机械能守恒定律．光电门1、光电门2固定在铁架台上，两光电门分别与数字计时器连接．当地的重力加速度为g .
(1)实验前先测得小球的直径为d 及两光电门之间的高度差为h ；
(2)让小球从光电门1正上方某位置由静止释放，小球通过光电门1和光电门2时，小球的挡光时间分别为t 1、t 2，则小球通过光电门1时的速度大小为________；若小球在下落
过程中机械能守恒，则满足的表达式为________；(均用题中相应物理量符号表示)
(3)某次实验计算结果表明，小球重力势能的减少量小于动能的增加量，可能的原因是________．
A ．由于空气阻力的影响
B ．小球经过光电门2时球心未经光电门中心，有偏差
C ．小球直径d 的测量值偏大
B 组 选择性考试练
5.某同学用如图a 所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上．钢球静止于A 点，光电门固定在A 的正下方．在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d 的遮光条，将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间可由计时器测出，
取v ＝d t
作为钢球经过A 点时的速度，记录钢球每次下落的高度h 和计时器示数t ，计算并比较钢球在释放点和A 点之间的势能变化大小ΔE p 与动能变化大小ΔE k ，就能验证机械能是否守恒．
(1)用ΔE p ＝mgh 计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h 应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离．
A ．钢球在A 点时的顶端
B ．钢球在A 点时的球心
C ．钢球在A 点时的底端
(2)用ΔE k ＝12
m v 2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图2所示，其读数为________ cm.某次测量中，计时器的示数为 0 s ，则钢球的速度为v ＝________ m/s.(结果保留3位有效数字)
(3)
他发现表中的ΔE p 与ΔE k 之间存在差异，你认为这差异是否是由于空气阻力造成的________．(填“是”或“否”)
6．某同学用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，主要实验步骤如下： a ．测出遮光条的宽度为d ＝ cm ，钩码的质量为m ＝100 g ，滑块(含遮光条)的质量为M ＝300 g ；
b ．将气垫导轨放在水平桌面上，调节旋钮将气垫导轨调至水平；
c ．撤去光电门2，将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门1的距离l .
d ．静止释放滑块，记录遮光条通过光电门1的时间Δt ；
e ．改变滑块的释放位置，重复步骤c 、d 得到多组实验数据．
f ．……
据此回答下列问题：
(1)在步骤b 中，该同学在光电门1的右侧向左轻推滑块，发现遮光条通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，他应调节左侧调节旋钮将轨道左端适当________(选填“调高”或“调低”)；
(2)在某次实验中，测得遮光条到光电门1的距离l 1＝ cm ，遮光条通过光电门的时间Δt 1＝×10－3 s ，则滑块通过光电1时的速度大小为________ m/s.钩码和滑块(含遮光条)组成的系统减少的重力势能为________ J ，增加的动能为________ J ；(取重力加速度g ＝ m/s 2，计算结果均保留3位有效数字)
(3)为了减小偶然误差，另一同学认为可以在坐标纸上作出________图像(填下列选项前的字母代号)，若所得图像是一条过坐标原点的直线，且图线的斜率为________(用M、m、g、d表示)，也可以验证钩码和滑块(含遮光条)组成的系统机械能守恒．
A．l ­ Δt B．l ­ Δt2 C．l ­ 1
Δt D．l ­
1
Δt2
7．为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图甲所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计)进行实验．此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺．
(1)某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是________．(填写序号)
①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；
②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；
③通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l；
④调整好气垫导轨的倾斜角度；
⑤将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块上的遮光条通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间Δt1、Δt2；
⑥用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度h1、h2；
⑦改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤④⑤⑥，完成多次测量．
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图乙所示，d＝________ mm；
(3)在误差允许范围内，若h1－h2＝________(用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为g)，则认为滑块下滑过程中机械能守恒．。