8.5 验证机械能守恒定律 高中物理期末复习题 (Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 8.5 验证机械能守恒定律 高中物理期末复习题 (Word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 274.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-29 16:49:44 | ||
图片预览
文档简介
验证机械能守恒定律
1．“验证机械能守恒定律”实验中，某同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。
（1）除图中给出的器材外，下面列出三种器材，完成实验不需要的是____。
A． 交流电源 B． 刻度尺 C． 天平
（2）实验过程中他进行了如下操作，其中操作不当的步骤是________。
A． 将打点计时器接到直流电源上
B． 先释放纸带，后接通电源
C． 在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离
D． 根据测量结果计算重物下落过程中减少的重力势能及增加的动能
（3）图乙是正确操作后得到的一条纸带。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sA、sB、sC．已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量_______，动能的增加量________。
（4）由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量________动能的增加量（选填“大于”、“小于”或“等于”），原因是________。
（5）小红利用公式计算重物的速度vC，由此计算重物增加的动能，然后计算此过程中重物减小的重力势能，则结果应当是________。（填 “>”、 “< ”、或“ =”）
2．某同学用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。
（1）安装打点计时器时，纸带的两个限位孔必须处在同一________线上。
（2）接通电源，让打点计时器正常工作后，松开________。
（3）将纸带上打出的第一个点记为0，并在离0点较远处依次选取几个连续的点，分别记为1、2、3…。量出各点与0点的距离h，算出各点对应的速度，分别记为v1至v6，数据如下表：
代表符号 v1 v2 v3 v4 v5 v6
数值（m/s） 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78
表中有一数据有较大误差，代表符号为___________。
（4）修正数据后，该同学计算出各点对应速度的平方值，并作出v2-h图像，如图乙所示，若得到的直线斜率为k，则可测出重力加速度g=___________。与真实值相比，测出的g值___________（选填“偏小”或“偏大”）。
3．如图所示实验装置验证机械能守恒定律。断开电磁铁的电源，质量为m的金属小铁球从静止开始下落，球心经过光电门落入捕球网中。小铁球下落过程中经过光电门时，毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出小铁球开始下落的球心位置与光电门之间的高度差h以及小铁球的直径d，重力加速度为g。
（1）小铁球从开始下落到光电门，重力势能减少量______；
（2）小铁球通过光电门时速度v=______；
（3）多次改变高度h，重复上述步骤，以h为横坐标，为纵坐标，描点作出-h图像，若作出的图像为通过坐标原点的直线，且斜率为______（用已知物理量表示），可判断小铁球下落过程中机械能守恒。
4．用如图甲实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒．图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，已知电源频率为50Hz，m1＝50g、m2＝150g，g取10m/s2，则
（1）在纸带上打下计数点5时的速度v＝______m/s；
（2）在打点0～5过程中系统动能的增加量ΔEk＝______J，系统势能的减少量ΔEp＝______J，由此得出的结论是______；
（3）实验结果显示ΔEp>ΔEk，那么造成这一现象的主要原因是______；
5．某学习小组利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验，其主要实验步骤如下：
A．用游标卡尺测量挡光条的宽度为d，用天平测量滑块（含挡光条）的质量为M，砝码盘及砝码的总质量为m；
B．调整气垫导轨水平；
C．光电门移到B处，读出A点到B点间的距离为x，滑块从A处由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t；
D．多次改变光电门位置，重复步骤C，获得多组数据。
请回答下列问题：
（1）用游标卡尺测量挡光条的宽度时示数如图2所示，其读数为___________mm；
（2）调整气垫导轨下螺丝，直至气垫导轨工作时滑块轻放在导轨上能___________，表明导轨水平了；
（3）验证机械能守恒的关系式为___________；
（4）在实验误差允许范围内，机械能守恒定律得到验证，则如图丙图像中能正确反映光电门的挡光时间t随滑块的位移大小x的变化规律的是___________。
A． B． C．D.
验证机械能守恒定律参考答案
1．C AB mgsB 大于 重物和纸带克服摩擦力和空气阻力做功，有一部分重力势能转化成了内能 C
【详解】
(1)[1]A．需要使用交流电源给打点计时器供电，故A不符合题意；
B．需要使用刻度尺测量点迹间的距离，故B不符合题意；
C．验证机械能守恒定律时，质量可以消去，不需要测量质量，故C符合题意。
故选C。
(2)[2]A． 应该将打点计时器接到交流电源上，故A错误，符合题意；
B． 应该先接通电源，后释放纸带，故B错误，符合题意；
C D． 在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离，再根据测量结果计算重物下落过程中减少的重力势能及增加的动能，故CD正确，不符合题意。
故选AB。
(3)[3]从打下O点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量
[4] 打下B点时，根据匀变速直线运动规律，重物速度
从打下O点到打下B点的过程中，动能的增加量
（4）[5][6]由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是因为重物和纸带克服摩擦力和空气阻力做功，有一部分重力势能转化成了内能。
（5）[7]若利用公式计算重物的速度vC，则相当于认为重物做的是自由落体运动即不受阻力作用，因此重物的机械能必然守恒，则必有
2．竖直 纸带 v3 偏小
【详解】
(1)[1]根据本实验要求可知：安装打点计时器时，纸带的两个限位孔必须处在同一竖直线上。
(2)[2]先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带，让纸带和重物一起做自由落体运动。
(3)[3]根据
Δv=gΔt
知，相邻计数点间的Δv相等，所以v3数据误差较大。
(4)[4]由
mgh=mv2
可得
g=
[5]由于重物和纸带下落过程中受到限位孔的阻力及空气阻力的作用，速度测量值偏小，则测出的g值偏小。
3．
【详解】
（1）[1]重力势能减少量为
（2）[2]小铁球通过光电门时速度为
（3）[3]根据
可得
则斜率为
4．2.4 0.576 0.600 在误差允许的范围内，系统机械能守恒 摩擦阻力造成的机械能损失
【详解】
（1）[1]在纸带上打下计数点5时的速度
v＝＝m/s＝2.4m/s
（2）[2][3][4]在打点0～5过程中系统动能的增加量
ΔEk＝（m1＋m2）v2＝×0.2×2.42J＝0.576J
系统重力势能的减少量
ΔEp＝（m2－m1）gh＝0.1×10×（0.216＋0.384）J＝0.600J
在误差允许的范围内，系统机械能守恒；
（3）[5]因空气阻力、纸带与限位孔间的阻力及滑轮轴间阻力做负功，使系统重力势能的减少量大于系统动能的增加量；
5．3.40 静止 D
【详解】
（1）[1]游标卡尺是20分度的，则游标卡尺的精确度为0.05mm，其读数为
（2）[2]调整气垫导轨下方的螺丝，直至气垫导轨工作时滑块轻放在导轨上能静止，表明导轨水平；
（3）[3]动能的增加量
重力势能的减少量
机械能守恒需要验证动能的增加量等于重力势能的减少量，则
（4）[4]由（3）知
则有
整理得
可知为过原点的直线，故D正确，ABC错误。
1．“验证机械能守恒定律”实验中，某同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。
（1）除图中给出的器材外，下面列出三种器材，完成实验不需要的是____。
A． 交流电源 B． 刻度尺 C． 天平
（2）实验过程中他进行了如下操作，其中操作不当的步骤是________。
A． 将打点计时器接到直流电源上
B． 先释放纸带，后接通电源
C． 在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离
D． 根据测量结果计算重物下落过程中减少的重力势能及增加的动能
（3）图乙是正确操作后得到的一条纸带。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sA、sB、sC．已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量_______，动能的增加量________。
（4）由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量________动能的增加量（选填“大于”、“小于”或“等于”），原因是________。
（5）小红利用公式计算重物的速度vC，由此计算重物增加的动能，然后计算此过程中重物减小的重力势能，则结果应当是________。（填 “>”、 “< ”、或“ =”）
2．某同学用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。
（1）安装打点计时器时，纸带的两个限位孔必须处在同一________线上。
（2）接通电源，让打点计时器正常工作后，松开________。
（3）将纸带上打出的第一个点记为0，并在离0点较远处依次选取几个连续的点，分别记为1、2、3…。量出各点与0点的距离h，算出各点对应的速度，分别记为v1至v6，数据如下表：
代表符号 v1 v2 v3 v4 v5 v6
数值（m/s） 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78
表中有一数据有较大误差，代表符号为___________。
（4）修正数据后，该同学计算出各点对应速度的平方值，并作出v2-h图像，如图乙所示，若得到的直线斜率为k，则可测出重力加速度g=___________。与真实值相比，测出的g值___________（选填“偏小”或“偏大”）。
3．如图所示实验装置验证机械能守恒定律。断开电磁铁的电源，质量为m的金属小铁球从静止开始下落，球心经过光电门落入捕球网中。小铁球下落过程中经过光电门时，毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出小铁球开始下落的球心位置与光电门之间的高度差h以及小铁球的直径d，重力加速度为g。
（1）小铁球从开始下落到光电门，重力势能减少量______；
（2）小铁球通过光电门时速度v=______；
（3）多次改变高度h，重复上述步骤，以h为横坐标，为纵坐标，描点作出-h图像，若作出的图像为通过坐标原点的直线，且斜率为______（用已知物理量表示），可判断小铁球下落过程中机械能守恒。
4．用如图甲实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒．图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，已知电源频率为50Hz，m1＝50g、m2＝150g，g取10m/s2，则
（1）在纸带上打下计数点5时的速度v＝______m/s；
（2）在打点0～5过程中系统动能的增加量ΔEk＝______J，系统势能的减少量ΔEp＝______J，由此得出的结论是______；
（3）实验结果显示ΔEp>ΔEk，那么造成这一现象的主要原因是______；
5．某学习小组利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验，其主要实验步骤如下：
A．用游标卡尺测量挡光条的宽度为d，用天平测量滑块（含挡光条）的质量为M，砝码盘及砝码的总质量为m；
B．调整气垫导轨水平；
C．光电门移到B处，读出A点到B点间的距离为x，滑块从A处由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t；
D．多次改变光电门位置，重复步骤C，获得多组数据。
请回答下列问题：
（1）用游标卡尺测量挡光条的宽度时示数如图2所示，其读数为___________mm；
（2）调整气垫导轨下螺丝，直至气垫导轨工作时滑块轻放在导轨上能___________，表明导轨水平了；
（3）验证机械能守恒的关系式为___________；
（4）在实验误差允许范围内，机械能守恒定律得到验证，则如图丙图像中能正确反映光电门的挡光时间t随滑块的位移大小x的变化规律的是___________。
A． B． C．D.
验证机械能守恒定律参考答案
1．C AB mgsB 大于 重物和纸带克服摩擦力和空气阻力做功，有一部分重力势能转化成了内能 C
【详解】
(1)[1]A．需要使用交流电源给打点计时器供电，故A不符合题意；
B．需要使用刻度尺测量点迹间的距离，故B不符合题意；
C．验证机械能守恒定律时，质量可以消去，不需要测量质量，故C符合题意。
故选C。
(2)[2]A． 应该将打点计时器接到交流电源上，故A错误，符合题意；
B． 应该先接通电源，后释放纸带，故B错误，符合题意；
C D． 在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离，再根据测量结果计算重物下落过程中减少的重力势能及增加的动能，故CD正确，不符合题意。
故选AB。
(3)[3]从打下O点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量
[4] 打下B点时，根据匀变速直线运动规律，重物速度
从打下O点到打下B点的过程中，动能的增加量
（4）[5][6]由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是因为重物和纸带克服摩擦力和空气阻力做功，有一部分重力势能转化成了内能。
（5）[7]若利用公式计算重物的速度vC，则相当于认为重物做的是自由落体运动即不受阻力作用，因此重物的机械能必然守恒，则必有
2．竖直 纸带 v3 偏小
【详解】
(1)[1]根据本实验要求可知：安装打点计时器时，纸带的两个限位孔必须处在同一竖直线上。
(2)[2]先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带，让纸带和重物一起做自由落体运动。
(3)[3]根据
Δv=gΔt
知，相邻计数点间的Δv相等，所以v3数据误差较大。
(4)[4]由
mgh=mv2
可得
g=
[5]由于重物和纸带下落过程中受到限位孔的阻力及空气阻力的作用，速度测量值偏小，则测出的g值偏小。
3．
【详解】
（1）[1]重力势能减少量为
（2）[2]小铁球通过光电门时速度为
（3）[3]根据
可得
则斜率为
4．2.4 0.576 0.600 在误差允许的范围内，系统机械能守恒 摩擦阻力造成的机械能损失
【详解】
（1）[1]在纸带上打下计数点5时的速度
v＝＝m/s＝2.4m/s
（2）[2][3][4]在打点0～5过程中系统动能的增加量
ΔEk＝（m1＋m2）v2＝×0.2×2.42J＝0.576J
系统重力势能的减少量
ΔEp＝（m2－m1）gh＝0.1×10×（0.216＋0.384）J＝0.600J
在误差允许的范围内，系统机械能守恒；
（3）[5]因空气阻力、纸带与限位孔间的阻力及滑轮轴间阻力做负功，使系统重力势能的减少量大于系统动能的增加量；
5．3.40 静止 D
【详解】
（1）[1]游标卡尺是20分度的，则游标卡尺的精确度为0.05mm，其读数为
（2）[2]调整气垫导轨下方的螺丝，直至气垫导轨工作时滑块轻放在导轨上能静止，表明导轨水平；
（3）[3]动能的增加量
重力势能的减少量
机械能守恒需要验证动能的增加量等于重力势能的减少量，则
（4）[4]由（3）知
则有
整理得
可知为过原点的直线，故D正确，ABC错误。