高中物理人教版第七章机械能守恒定律单元测试 第7章第9节

第七章第九节基础夯实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eq\x(导学号00820530)()答案：D2．(海岳中学2023～2023学年高一下学期期末)在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面列出一些实验步骤：eq\x(导学号00820531)A．用天平称出重物和夹子的重量B．把重物系在夹子上C．将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器静止D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6V(电源不接通)E．把打点计时器固定在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上F．在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据G．用秒表测出重物下落时间H．接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带I．切断电源J．更换纸带，重新进行两次K．在三条纸带中选出较好的一条L．进行计算，得出结论，完成报告M．拆下导线，整理器材以上步骤中，不必要的有________，正确步骤的合理顺序是________(填写字母)。答案：A、G；EDBCHIJMKFL解析：只为了验证机械能守恒，没必要称量重物的质量。打点计时器本身就是计时仪器，不再需要秒表。3．(闽侯二中、闽清高中、永泰二中、连侨中学、长乐二中2023～2023学年高一下学期联考)用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。eq\x(导学号00820532)(1)按照图示的装置安装器件时，应将打点计时器接到电源的________(填“直流”或“交流”)输出端上。(2)开始打点计时的时候，两个操作步骤“接通电源”和“松开纸带”的顺序应该是：先________________。(3)某同学在使用质量为m的重物来验证“机械能守恒定律”的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示。纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置，那么纸带的________端(填“左”或“右”)与重物相连。(4)某同学上交的实验报告显示重锤的动能略大于重锤的势能，则出现这一问题的原因可能是()A．重锤的质量测量错误 B．该同学自编了实验数据C．交流电源的频率不等于50Hz D．重锤下落时受到的阻力过大答案：(1)交流(2)接通电源(3)左(4)B解析：(1)打点计时器需接交流电源，(2)开始打点时应先接通电源再松开纸带，(3)由纸带可看出左端与重物相连，(4)由于存在摩擦阻力重锤的势能应略大于动能，不可能存在动能大于势能的情况。4．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示：eq\x(导学号00820533)(1)实验步骤：①将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；②用游标卡尺测量挡光条的宽度为l＝9.③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝________cm。④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已能过光电门2；⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2；⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式；①滑块通过光电门1和光电门2的瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________。②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2＝________。③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp＝________(重力加速度为g)。(3)如果ΔEp＝________，则可认为验证了机械能守恒定律。答案：(1)③60．00(答案在59．96～60．04之间的也可)(2)①eq\f(l,Δt1)eq\f(l,Δt2)②eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(l,Δt1))2eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(l,Δt2))2③mgs(3)Ek2－Ek1解析：(1)距离s＝80．30cm－20．30cm＝60．00cm。(2)①由于挡光条宽度很小，因此可以将挡光条通过光电门时的平均速度当成瞬时速度，挡光条的宽度l可用游标卡尺测量，挡光时间Δt可从数字计时器读出。因此，滑块通过光电门1和光电门2的瞬时速度分别为v1＝eq\f(l,Δt1)，v2＝eq\f(l,Δt2)。②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统的总动能分别为Ek1＝eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(l,Δt1))2；Ek2＝eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(l,Δt2))2。③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp＝mgs。(3)如果在误差允许的范围内ΔEp＝Ek2－Ek1，则可认为验证了机械能守恒定律。能力提升1．我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣。他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系。要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的________和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是________。忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据________定律(定理)，可得到钢球被阻拦前的速率。eq\x(导学号00820534)答案：高度(距水平木板的高度)刻度尺机械能守恒(动能)解析：本题用实验情景考查机械能守恒定律。设钢球释放点距水平木板的高度为h，由机械能守恒定律(或动能定理)得mgh＝eq\f(1,2)mv2v＝eq\r(2gh)要求钢球被阻拦前的速度v，只要知道h，因此需再加的实验器材是刻度尺，用以测量h。2．(江苏启东中学2023～2023学年高一下学期期末)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0．05s闪光一次，图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9．8m/s2，小球质量m＝0．2kg，计算结果保留三位有效数字)：eq\x(导学号00820535)时刻t2t3t4t5速度(m·s－1)4．994．483．98(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______________________________________________________。答案：(1)3．48(2)1．241．28(3)<存在空气阻力解析：(1)t5时刻小球的速度v5＝eq\f＋,2××10－2m/s＝3．48m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝mgh25＝0．2×9．8×(23．68＋21．16＋18．66)×10－2J＝1．24J，动能减少量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,5)＝1．28J；(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。3．(辽宁省实验中学、东北育才中学、大连二十高2023～2023学年高一下学期期末联考)“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行。eq\x(导学号00820536)(1)比较这两种方案，________(选填“甲”或“乙”)方案好些。(2)下图是某种方案得到的一条纸带，测得每两个计数点间距离如图所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T＝0．1s，物体运动的加速度a＝________m/s2；该纸带是采用________(选项“甲”或“乙”)实验方案得到的。(3)下图是采用甲方案时得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是()A．vN＝gnT B．vN＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)C．vN＝eq\f(dn＋1－dn－1,2T) D．vN＝g(n－1)T答案：(1)甲(2)4．83m/s2乙(3)BC解析：(1)比较甲、乙两种方案，乙方案中产生的阻力对实验的影响大于甲方案，因此应选的方案是甲。(2)由题意得：a＝eq\f(x3＋x4－x1＋x2,2T2)＝4．83m/s，所以该纸带是采用乙实验方案得到的。(3)计算N点速度应通过实验得到的纸带，经测量计算得出，所以应选B、C。4．用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：eq\x(导学号00820537)(1)运用公式eq\f(mv2,2)＝mgh对实验条件的要求是________________，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近________。(2)若实验中所用重物的质量m＝1kg。打点纸带如图所示，打点时间间隔为0．02s，则记录B点时，重物速度vB＝________m/s，重物动能Ek＝________________J，从开始下落起至B点时的重物的重力势能减少量是________J，由此可得出的结论是________。(g取9．8m/s2)(本小题数据保留三位有效数字)(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以eq\f(v2,2)为纵轴，以h为横轴画出的图象应是下图中的________。答案：(1)打第一个点时重物的初速度为零2mm(2)0．590m/s0．174J0．175J机械能守恒(3)C解析：(1)对实验条件的要求是打第一个点时重物的初速度为零。物体自由下落时，在0．02s内的位移应为h＝eq\f(1,2)gT2＝eq\f(1,2)×9．8×(0．02)2m≈2mm(2)vB＝eq\f(\x\to(AC),2T)＝eq\f(－×