《5实验验证机械能守恒定律》同步练习【老师】

《5.实验：验证机械能守恒定律》同步练习参考答案与试题解析一．选择题1．在“利用重锤自由下落验证机械能守恒定律”的实验中，产生误差的主要原因是（）A．重锤下落的实际高度大于测量值 B．重锤下落的实际高度小于测量值 C．重锤实际末速度v大于gt（g为重力加速度，t为下落时间） D．重锤实际末速度v小于gt解：验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦，使得加速度小于重力加速度，则实际的速度v小于gt，故ABC错误，D正确。故选：D。2．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。关于此实验，下列说法正确的是（）A．打点计时器应接直流电源 B．实验中应先释放纸带，后接通电源 C．打点计时器的两个限位孔不一定要在同一竖直线上 D．由于阻力的作用，重物重力势能的减少量总是略大于动能的增加量解：A、打点计时器应接交流电源，故A错误；B、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故B错误；C、实验中必须保证两限位孔在同一竖直线上，这样能减少摩擦阻力的影响，故C错误；D、由于阻力的作用，部分机械能转化为周围物体的内能，故重物重力势能的减少量总是略大于动能的增加量，故D正确。故选：D。3．如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置，关于该实验，下列说法中正确的是（）A．电磁打点计时器使用低压直流电 B．可用公式v＝计算重物的速度 C．实验时接通电源和释放纸带应同时进行 D．实验中发现重物减小的重力势能略大于增加的动能其主要原因是重物和纸带下落时要受到阻力解：A、打点计时器应接低压交流电源，故A错误；B、该实验是验证机械能守恒定律的实验。因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒。如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律：v＝求解速度，那么就不需要验证了，故B错误；C、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果实验时接通电源和释放纸带应同时进行，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；D、实验中发现重物减小的重力势能略大于增加的动能其主要原因是重物和纸带下落时要受到阻力作用，故D正确。故选：D。4．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是（）A．重锤和纸带下落过程中有阻力做功 B．选用的重锤质量较大 C．重锤离地面较高 D．重锤离地面较低解：在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在着阻力作用，使得部分重力势能的减小量转化为内能。故A正确，BCD错误。故选：A。5．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（）A．实验中，需用天平测出重物的质量 B．实验中，需用秒表测出重物下落的时间 C．不可以用公式v＝gt来计算重锤的速度 D．实验时，应先释放纸带，再接通电源解：A、因为我们是比较mgh与mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要测出重物的质量，故A错误；B、利用打点计时器可以直接读出下落时间，不需要使用秒表，故B错误；C、实验中如果利用v＝gt计算速度，则即认为物体只受重力则机械能一定守恒，不需要再验证了，故不能用v＝gt求速度，故C正确；D、先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，在纸带上打出一系列点，利于数据的采集和处理，故D错误。故选：C。二．多选题6．某小组利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，得到了如图乙所示的一条纸带。图乙中O点是打出的第一个点，E、F是依次打出的点，OE间的距离为x1，DF的距离为x2，已知相邻两点间的时间间隔为T，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A．打点计时器打下E点时，重物的速度大小为 B．打点计时器打E点时，重物的速度大小为 C．在误差允许范围内，若gx1＝，则重物下落过程中机械能守恒 D．在误差允许范围内，若gx1＝，则重物下落过程中机械能守恒解：AB、E点的瞬时速度等于DF的平均速度，故vE＝，A正确，B错误；CD．有机械能守恒定律mgx1＝，将E点速度带入可得，gx1＝，C正确，D错误；故选：AC。7．在下列所述实例中，若不计空气阻力，机械能守恒的是（）A．自由落体运动 B．电梯减速下降的过程 C．抛出的铅球在空中运动的过程 D．木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程解：A、自由落体运动的过程，只受重力，所以物体机械能守恒。故A正确；B、人乘电梯减速下降的过程，动能和重力势能都减小，所以人的机械能不守恒。故故B错误；C、抛出的铅球在空中运动的过程只受到重力的作用，所以铅球的机械能守恒。故C正确；D、木箱沿粗糙斜面匀速下滑，此过程中摩擦力对物体做了负功，所以木箱的机械能不守恒。故D错误。故选：AC。8．利用重锤拖着纸带自由下落验证机械能守恒定律，关于实验的说法正确的是（）A．实验时应先放开纸带，再开启打点计时器 B．实验纸带选取点迹清晰且第一、二两点距离接近2mm的较好 C．重锤的质量在本实验中必须测出来 D．重锤从静止开始下落一段距离h时速度为v，在实验误差允许的范围内，只要满足gh＝v2，就可以说明重锤下落过程中机械能守恒解：A、实验时应先开启电源，再释放纸带，故A错误；B、物体做自由落体运动时，前两点间的距离约为h＝gt2＝×10×（0.02）2＝0.002m＝2mm，故实验纸带选取点迹清晰且第一、二两点距离接近2mm的较好；故B正确；C、因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C错误；D、重锤从静止开始下落一段距离h时速度为v，在实验误差允许的范围内，只要满足gh＝v2，就可以说明重锤下落过程中机械能守恒，故D正确。故选：BD。三．解答题9．某实验小组利用图14装置做“验证机械能守恒定律”的实验。（1）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图15所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC．已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T．设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量△Ep＝mghB，动能变化量△Ek＝（2）实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是C。A．利用公式v＝gt计算重物速度B．利用公式计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法解：（1）根据重力做功与重力势能变化的关系可得，从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为：△Ep＝mghB；根据匀变速直线运动的中间时刻的速度等于平均速度可得打B点时，重物的速度大小为：，由于打O点时，重物的速度为零，则从打O点到打B点的过程中，重物动能的增加量为：；（2）由于重物在下落过程中，除受重力作用之外，还受空气阻力作用，纸带与打点计时器间还会有摩擦力作用，根据功能关系可知，要损失机械能，所以实验结果会出现重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确，ABD错误。故选C。故答案为：（1）mghB，；（2）C。10．有一实验装置如图所示，水平台面上固定一个斜面，斜面底端有一小圆弧与水平台面平滑连接，且小圆弧末端与台面右端平齐，一个固定的水平木板紧靠平台右侧竖直面，用图钉将白纸和复写纸固定在木板上，水平台面距木板的高度为H．将一个质量为m的小球从斜面上高h处由静止滑下，小球落在复写纸上后在白纸上印一个痕迹，落点距平台右侧竖直面的水平距离为L，逐渐增大小球开始释放时的初始高度，得到一系列不同的落点。本实验以小球在斜面上的运动为研究过程，重力加速度为g。（1）如果用此装置探究合外力做功与动能增加量是否成正比，斜面不需要（填“需要”或“不需要”）光滑。（2）如果用此装置验证机械能守恒定律，斜面必须保证足够光滑，如果各物理量之间满足关系式L2＝4Hh，即可认为机械能守恒定律成立。（3）测量长度、高度时的起止点都应该以球心为准，仔细观察发现，在测量小球平抛下降高度时实际测量的却是水平台面距离木板的高度，此处操作对验证机械能守恒定律没有（填“有”或“没有”）影响。解：（1）探究合外力做功与动能增加量是否成正比，木块在斜面上所受到的合外力只要保持恒定即可，不需要光滑，每当h增加多少倍，在斜面上的位移就增加多少倍，合外力做功即增加多少倍。根据平抛运动知识可知，在平抛运动高度不变的情况下，平抛运动的初速度与水平位移成正比，即小球在斜面底端的动能