物理大一轮复习课时规范训练第章实验6验证机械能守恒定律

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精高效演练跟踪检测1.利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案,其中正确的方案是(）A．用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度vB．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝eq\r（2gh）计算出瞬时速度vC．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度,计算出瞬时速度v,并通过h＝eq\f(v2,2g）计算得出高度hD．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v解析：选D.利用g求v和h,相当于利用机械能守恒验证机械能守恒，A、B、C错误，D正确．2．某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤：A．用天平称出重物的质量B．把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度C．拆掉导线,整理仪器D．断开电源，调整纸带，重做两次E．用秒表测出重物下落的时间F．用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论G．把打点计时器接到低压交流电源上H．接通电源,释放纸带I．把打点计时器接到低压直流电源上J．把打点计时器固定到桌边的铁架台上上述实验步骤中错误的是________,没必要的是________，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是________．(均只需填步骤的代号）解析:对于物理实验，掌握实验原理和操作方法是最基本的要求．只有掌握了实验原理，才能判断出实验步骤中哪些是错误的，哪些是必要的；只有亲自动手进行认真的操作，才能正确地对实验步骤按序排列．上述实验步骤中错误的是E和I，因为实验中不需要测定时间,打点计时器应使用低压交流电源．可有可无的实验步骤是A.其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是：JGBHDCF.答案:E、IAJGBHDCF3．用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”．(1)下列物理量需要测量的是________,通过计算得到的是________．(填写代号)A．重锤质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度（2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g.图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的s1、s2、s3、s4写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式________，动能增加量的表达式________．解析：(1)实验中需要直接测量的是重锤下落的高度,通过计算得到的是与下落高度相对应的重锤的瞬时速度．（2)重锤重力势能的减少量为mg(s3－s1）,vB＝eq\f(s2，2T),vD＝eq\f(s4－s2,2T）,故重锤动能的增加量为eq\f(1，2)mveq\o\al(2，D)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f（1,2)meq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1(\f（s4－s2，2T)）)2－eq\f（1,2)meq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f（s2,2T）))2＝eq\f(ms4s4－2s2,8T2).答案：(1）CD（2）mg(s3－s1）eq\f（ms4s4－2s2，8T2）4．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，采用重物自由下落的方法：(1）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g＝9.80m/s2,所用重物的质量为200g．实验中选取一条符合实验要求的纸带如图乙所示，O为纸带下落的起始点,A、B、C为纸带上选取的三个连续点．计算B点瞬时速度时，甲同学用veq\o\al(2，B)＝2gxOB，乙同学用vB＝eq\f(xAC，2T),其中所选方法正确的是________（填“甲”或“乙”）同学;根据以上数据,可知重物由O运动到B点时动能的增加量等于________J，重力势能减少量等于________J(计算结果均保留3位有效数字）．(2）实验中，发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是_________________________________________。解析：（1）重物由静止开始自由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用，不是自由落体运动，veq\o\al(2，B）＝2gxOB,是自由落体运动的公式，故甲同学错误．打B点重物速度v＝eq\f（xAC,2T）＝eq\f（0.2323－0.1555,2×0。02)m/s＝1。92m/s重物动能的增加量ΔEk＝eq\f（1，2）mv2＝0。5×0。200×1。922J≈0.369J重物重力势能的减少量ΔEp＝mgh＝0。200×9。80×0。1920J≈0.376J(2)克服空气对重物和打点计时器对纸带的阻力做功．答案：（1）乙0。3690.376(2)见解析5．如图所示装置可用来验证机械能守恒定律．摆锤A栓在长L的轻绳一端，另一端固定在O点，在A上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动．（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒,必须求出摆锤在最低点的速度．为了求出这一速度,实验中还应该测量的物理量：________________________.(2)根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v＝__________________.（3)根据已知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式为________．解析：（1)铁片在最低点飞出时做平抛运动，平抛的初速度即为铁片在最低点的速度,根据平抛运动规律可知：x＝v0t，y＝eq\f(1，2）gt2，因此要想求出平抛的初速度,应该测量遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h.（2）根据铁片做平抛运动有:x＝v0t①h＝eq\f（1,2)gt2②联立①②可解得：v＝xeq\r(\f(g，2h)）。（3）下落到最低点过程中,铁片重力势能的减小量等于其重力做功，因此有：ΔEp＝mgh＝mgL(1－cosθ）动能的增量为：ΔEk＝eq\f(1,2）mveq\o\al(2，0）根据ΔEp＝ΔEk得机械能守恒的关系式为：eq\f（gx2,4h)＝gL（1－cosθ)答案：（1)铁片遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h（2）xeq\r（\f(g,2h)）(3）eq\f(gx2，4h)＝gL(1－cosθ)6。某同学用图（a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz,打出纸带的一部分如图(b）所示．该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其他题给条件进行推算．（1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图（b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度大小为________．(2）已测得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm,s3＝10。10cm;当地重力加速度大小为9。80m/s2,实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1％.由此推算出f为________Hz。解析：（1)B点对应的速度vB＝eq\f（s1＋s2,2T）＝eq\f(fs1＋s2,2)，C点对应的速度vC＝eq\f(s2＋s3,2T)＝eq\f（fs2＋s3，2），加速度a＝eq\f(vC－vB,T)＝eq\f(f2s3－s1，2)。（2）由牛顿第二定律得mg（1－1%)＝ma,则频率f＝eq\r(\f(21－1％g,s3－s1）)＝40Hz.答案：（1）eq\f（1，2)（s1＋s2）feq\f（1，2）(s2＋s3）feq\f(1,2）（s3－s1）f2（2)407．某同学用如图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t可由计时器测出，取v＝eq\f（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ΔEp与动能变化大小ΔEk,就能验证机械能是否守恒．（1)用ΔEp＝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ΔEk＝eq\f(1，2)mv2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为________cm。某次测量中,计时器的示数为0。0100s,则钢球的速度为v＝________m/s。(3)下表为该同学的实验结果：ΔEp/（×10－2J）4.8929。78614.6919。5929.38ΔEk/(×10－2J)5。0410。115。120。029.8他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的．你是否同意他的观点？请说明理由．(4）请你提出一条减小上述差异的改进建议．解析：(2)读数时要注意最小分度是1毫米，要估读到最小分度的下一位,速度v＝eq\f(d，t）＝eq\f(1。50×10－2m,1。00×10－2s）＝1。50m/s。（3)因为空气阻力会使动能的增加量ΔEk小于重力势能的减少量ΔEp,但表中ΔEk大于ΔEp,所以不同意他的观点．（4)据图可看出，光电门计时器测量的是遮光条经过光电门的挡光时间，而此时遮光条经过光电门时的速度比小球的速度大,因为它们做的是以悬点为圆心的圆周运动,半径不等,所以速度不能等同，而这位同学误以为相同，从