高中物理人教版第七章机械能守恒定律 学业分层测评20

学业分层测评(二十)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．在“验证机械能守恒定律”实验中，纸带将被释放瞬间的四种情况如照片所示，其中最合适的是()【解析】开始释放时，重锤要靠近打点计时器，纸带应保持竖直方向，故D正确．【答案】D2．(2023·九江高一检测)在“验证机械能守恒定律”的实验中：(1)下列物理量中需要用工具直接测量的有()A．重物的质量B．重力加速度C．重物下落的高度D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度(2)实验中，如果以eq\f(v2,2)为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的eq\f(v2,2)­h图线应是________，才能合乎实验验证的要求，eq\f(v2,2)­h图线的斜率等于________的数值．【解析】(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中，只需要用刻度尺测量重物下落的高度．重物的质量不用测量．重力加速度不需要测量．通过计算可以得到与重物下落高度对应的重物的瞬时速度．故选C.(2)在验证机械能守恒定律的实验中，有：mgh＝eq\f(1,2)mv2，则有：eq\f(v2,2)＝gh，由于g是常数，所以eq\f(v2,2)­h图线为过原点的倾斜直线，图线的斜率等于g.【答案】(1)C(2)过原点的倾斜直线重力加速度g3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学实验时，手总是抖动，找不出一条起始点迹清晰的纸带，该同学便选取一段纸带进行测量，如图7­9­4所示，A、B、C、D、E、F是以2个计时点为1个计数点，其测量结果是AB＝cm，AC＝cm，AD＝cm，AE＝cm，AF＝cm(g取m/s2)．(1)若重物质量为m，从B到E重力势能减少了多少？(2)从B到E动能增加了多少？(3)试对实验结果进行分析．图7­9­4【解析】(1)ΔEp＝mgΔh＝mg·BE＝m××－×10－2J＝J；(2)由匀变速运动的速度特征得vB＝vAC＝eq\f(AC,2T)＝eq\f×10－2,2×m/s＝m/s，vE＝vDF＝eq\f(DF,2T)＝eq\f(（－）×10－2,2×m/s＝m/s.又根据Ek＝eq\f(1,2)mv2有EkB＝eq\f(1,2)×m×J＝J，EkE＝eq\f(1,2)×m×J＝J，故ΔEk＝EkE－EkB＝－J＝J.(3)动能增加量为J，略小于重力势能减少量，考虑实验误差，在实验误差允许的范围内，动能的增加等于重力势能的减少量，即机械能守恒．【答案】见解析4．(2023·包头高一检测)在验证机械能守恒定律的实验中，与纸带相连的质量为1kg的重锤自由下落，打出的纸带如图7­9­5所示，相邻计数点时间间隔为s，g取m/s2.求：图7­9­5(1)打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB＝________m/s(保留两位有效数字)；(2)某同学根据纸带上的O点到B点的数据，计算出物体的动能增加量ΔEk＝J，重力势能减小量ΔEp＝J，经过多次实验均发现ΔEk略小于ΔEp，试分析或解释形成这个现象的原因：_________________________________________________________________________________________.【解析】(1)vB＝vAC＝eq\f(hAC,2T)＝eq\f(（－）×10－2,2×m/s≈m/s(2)由于重锤下落过程中要克服空气阻力及纸带所受阻力做功，所以下落过程中，重锤的机械能有少量损失，增加的动能总是略小于减少的重力势能．【答案】(1)(2)由于要克服空气阻力和纸带所受阻力做功，重锤的机械能略减少[能力提升]5．某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔s闪光一次，图7­9­6中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取m/s2，小球质量m＝kg，计算结果保留三位有效数字):【导学号：69390106】图7­9­6时刻t2t3t4t5速度(m·s－1)(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝________J，动能减少量ΔEk＝________J；(3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔEp________ΔEk(选填“＞”“＜”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是____________________________________________________________________________________________________.【解析】(1)t5时刻小球的速度v5＝eq\f＋,2××10－2m/s＝m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝mgh25＝××＋＋×10－2J＝J，动能减少量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,5)＝J；(3)ΔEp＜ΔEk，造成这种结果的主要原因是上升过程中存在空气阻力．【答案】(1)(2)(3)＜存在空气阻力6．某同学利用如图7­9­7甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．该同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到第一个打点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表：计数点1234567h(m)v(m/s)v2(m2/s2)(1)请在图乙坐标中，描点作出v2－h图线；(2)由图线可知，重锤下落的加速度g′＝________m/s2(保留三位有效数字)；(3)若当地的重力加速度g＝m/s2，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的