高三物理一轮 5.6实验验证机械能守恒定律课后巩固训练(含解析)

第课时实验二:验证机械能守恒定律
1.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中,正确的是( B )
A.重物质量的称量不准会造成较大误差
B.重物质量选用得大些,有利于减小误差
C.重物质量选用得较小些,有利于减小误差
D.纸带下落和打点不同步会造成较大误差
解析:从需要验证的关系式gh n=看,与质量无关,选项A错误.当重物质量大一些时,空气阻
力可以忽略,选项B正确,C错误.纸带先下落而后打点,可选用纸带上某两点,求出其动能变化和重力势能变化,则可验证机械能守恒定律,与打点是否同步无关,故选项D错误.
2.(2013南充市一诊)利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验中,
(1)下面叙述正确的是.
A.操作时应先接通电源再松开纸带
B.在点迹清晰的纸带上,只能从重物下落的起始点开始依次取若干个连续的点
C.在点迹清晰的纸带上,可以不从重物下落的起始点开始依次取若干个连续的点
D.纸带上某点的速度可利用公式v t=gt进行计算
(2)实验室有下列器材可供选用:铁架台、电火花计时器(附固定用的铁夹)、纸带、秒表、电源、导线、天平、刻度尺.其中不必要的器材有,缺少的器材有.
解析:(1)操作时应先接通电源再松开纸带,选项A正确;在点迹清晰的纸带上,可以从重物下落的起始点开始取若干个连续点,也可以不从起始点开始取若干个连续点,选项B错误,C正确;求纸带上某点的速度,不能利用v t=gt求解,要运用平均速度表示瞬时速度的方法求解,选项D错误.(2)有打点计时器就不需要秒表,机械能守恒定律的表达式中,重物的质量在运算中可以约去,不需要天平;缺少的器材有重物.
答案:(1)AC (2)秒表、天平重物
3.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为50 Hz,依次打出的点为0,1,2,3,4…n.则:
(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证,必须直接测量的物理量为、、,必须计算出的物理量为、,验证的表达式为.
(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是(填写步骤前面的字母).
A.将打点计时器竖直安装在铁架台上
B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落
C.取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验
D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带
E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1,h2,h3…h n,计算出对应的瞬时速度v1,v2,v3…v n.
F.分别算出m和mgh n,在实验误差范围内看是否相等
答案:(1)第2点到第6点之间的距离h26
第1点到第3点之间的距离h13
第5点到第7点之间的距离h57
第2点的瞬时速度v2第6点的瞬时速度v6
mgh26=m-m
(2)ADBCEF
4.(2012青岛一模)在验证机械能守恒定律的实验中,某同学利用图(甲)中器材进行实验,正确地完成实验操作后,得到一条点迹清晰的纸带,如图(乙)所示,但在实验数据处理中,某同学取A、B两点来验证实验,已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,图中测量结果记录在下面的表格中.
(1)观察纸带,可知连接重物的夹子应夹在纸带的端(选填“左”或“右”);
(2)将表格中未填项目填写完整;
(3)若重物和夹子的总质量为0.6 kg,那么在AB运动过程中,动能的增加量为J,重力势能减少量为J.
解析:(1)重物刚开始运动,速度较小,点迹比较密集,故夹子应夹在纸带的左端;
(2)v B==3.20 m/s;
(3)在AB运动过程中,动能的增加量为ΔE k=m-m≈2.78 J;重力势能减少量Δ
E p=mgh AB=2.94 J.
答案:(1)左(2)3.20 (3)2.78 2.94
5.(2013资阳市一诊)某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律.请阅读下列两段材料,完成后面问题.
第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.如图所示,图中所标数据为实际距离,t0时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现不知道当地重力加速度,请你根据实验数据,
(1)在所给的坐标纸上作出v h图像;
(2)分析说明,图像斜率的绝对值表示的物理意义是: ;
(3)由图像求得的重力加速度是m/s2(结果保留三位有效数字).
第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验.“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图(甲)所示,小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下,选择DIS以图像方式显示实验的结果,所显示的图像如图(乙)所示.图像的横轴表示小球距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁球的重力势能E p、动能E k或机械能E.试回答下列问题:
(1)图(乙)的图像中,表示小球的重力势能E p、动能E k、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是(按顺序填写相应图线所对应的文字);
(2)根据图(乙)所示的实验图像,可以得出的结论是: .
解析:将各个时刻对应的高度和速度二次方数据标在坐标图中,用描点法作出v2h图像;由
mgh=mv2,可得v2h图像的斜率等于2g.根据小球下滑动能增大、重力势能减小、机械能不
变可知表示小球的重力势能E p、动能E k、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是丙、乙、甲.
答案:第1小组:(1)如图所示
(2)重力加速度的2倍(或2g)
(3)9.62
第2小组:(1)丙、乙、甲
(2)忽略阻力作用,小球在下落过程中机械能守恒。