2019-2020学年鲁科版（2019）必修第二册 1.5科学验证：解析能守恒定律 达标作业（解析版)

1.5科学验证：解析能守恒定律
达标作业（解析版)
1．竖直向上抛出一个物体，由于受到空气阻力作用，物体落回抛出点的速率小于抛出时的速率．在这过程中（ ）
A．物体的机械能守恒
B．物体的机械能不守恒
C．物体上升时机械能减小，下降时机械能增大
D．物体上升时机械能增大，下降时机械能减小
2．在验证“机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要直接测量的是：（ ）
A．重锤的质量； B．重锤下落的高度；
C．重力加速度； D．重锤下落某一高度所对应的瞬时速度。
3．一个物体在运动的过程中所受的合力为零，则这个过程中(　　)
A．机械能一定不变 B．物体的动能保持不变，而势能一定变化
C．若物体的势能变化，机械能一定变化 D．若物体的势能变化，机械能不一定变化
请阅读下述文字，第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年由北京和张家口联合举办。高山滑雪是比赛项目之一，因其惊险刺激深受观众喜爱。如下图所示，运动员收起滑雪杖，从高处加速下滑的过程中，运动员受到的阻力不可忽略。完成下列题目：
4．关于滑雪板与赛道之间的相互作用力，下列说法正确的是( )
A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力
B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力
C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等
D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同
5．若图中部分赛道可以看作与水平方向夹角为的斜面，运动员受到的重力为G，则运动员对赛道压力的大小为( )
A． B． C． D．G
6．运动员收起滑雪杖从高处加速下滑的过程中，其机械能( )
A．保持不变 B．逐渐减小 C．逐渐增大 D．先增大后减小
7．运动员收起滑雪杖从高处加速下滑的过程中，其受到的合力所做的功为W，则( )
A． B． C． D．无法确定
8．如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤.回答下列问题：
(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________.(填入正确选项前的字母)
A．米尺 B．秒表 C．低压直流电源 D．低压交流电源
(2)实验中产生误差的原因有：_________(写出两个原因即可).
(3)实验中由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样将造成________.
A．不清楚 B．mgh>mv2 C．mgh9．在“验证机械能守恒定律”的实验中.
（1）为完成该实验，下列释放纸带操作正确的是________.
A．B．C．D．
（2）下图为一条符合实验要求的纸带，O点为选取的第一个计数点．分别测出若干连续点A、B、C、…与O点之间的距离h1、h2、h3、…已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g，若重物质量为m，则打点计时器打出B点时重物的动能为______．
（3） 实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是_______。
A．重物的质量过大 B．重物的体积过小 C．重物下落的距离过小 D．重物及纸带在下落时受到阻力
10．某课外小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律．
（1）某同学利用螺旋测微器测量小理的直径，读数如图乙所示，小球的直径d=______mm．
（2）如图甲所示的弹射装置将小球竖直上抛先后经过光电门A、B，计时装置测出通过A和B的时间分别为tA和tB，用刻度尺测出光电门A、B间距离h，已知当地重力加速度大小为g，则只需要验证等量关系式__________成立， 就可说明在误差允许范围内小球机械能守恒（用所测物理量符号表示）．
（3）通过多次实验发现，小球的重力势能变化量数值_______动能变化量数值（填“大于”或“小于”或“等于”），小球通过光电门A的时间越短，两个数值就相差越大产生误差的主要原因是_______.
11．如图所示，质量为m的质点以初速度v0向右上方运动，v0与竖直方向的夹角为θ＝37°，不计空气阻力．为保持质点沿直线运动，需再施加外力F的作用，则F至少为_________；若F＝mg，则质点机械能大小的变化情况是___________．
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
因受空气阻力，且空气阻力做功，故机械能不守恒，故A错误，B正确；因有空气阻力做功，消耗机械能而产生内能，故不论物体上升还是下降机械能都要减小，故CD错误；故选B．
【点睛】
本题考查机械能守恒的条件，应记住只有重力做功时机械能才是守恒的，若有重力之外的阻力做功，则机械能一定减小．
2．B
【解析】
重锤的质量不需要测量，A错；重力加速度不需要测量，C错；下落到某一高度需要用匀变速直线运动公式去求，不是直接测量的量，D错；
3．C
【解析】
【详解】
由于物体在运动的过程中所受的合力为零，即物体做匀速直线运动，物体的动能不变，势能有可能变化，当物体的势能变化时机械能一定变化；
A．机械能一定不变，与结论不相符，选项A错误；
B．物体的动能保持不变，而势能一定变化，与结论不相符，选项B错误；
C．若物体的势能变化，机械能一定变化，与结论相符，选项C正确；
D．若物体的势能变化，机械能不一定变化，与结论不相符，选项D错误；
故选C。
4．C
5．B
6．B
7．C
【解析】
4．ABCD. 滑雪板对赛道的作用力和赛道对滑雪板的作用力是相互作用力，其大小相等，方向相反，故C正确ABD错误。
故选C。
5．ABCD.对运动员受力分析可知，运动员所受到的支持力
运动员对赛道压力和运动员所受到的支持力是相互作用力，故B正确ACD错误。
故选B。
6．ABCD.因运动员受到的阻力不可忽略，且阻力对运动员做负功，则运动员的机械能逐渐减小，故B正确ACD错误。
故选B。
7．ABCD.由动能定理可知，动能变化量等于合外力做功，因运动员加速下滑动能增大，则合力做功大于零，故C正确ABD错误。
故选C。
8．AD 见解析 B
【解析】
【详解】
(1)[1]在处理数据时需要测量长度，故需要米尺；电磁打点计时器工作时需要使用低压交流电源；故AD正确.
(2)[2]造成误差的原因有：①纸带和打点计时器之间有摩擦.②用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差.③计算势能变化时，选取始末位置过近.④交流电频率不稳定.
(3)[3]由于阻力作用，物体重力势能的减少量大于动能的增加量，即，故B正确。
9．A D
【解析】
【详解】
（1）[1] A．释放纸带前要使纸带处于竖直状态，且要使重物靠近打点计时器，故A正确；
BC．纸带弯曲，与打点计时器摩擦较大，实验结果误差较大，故B错误，C错误；
D．重物释放位置与打点计时器距离较远，打出的点较少，故D错误。
故选A．
（2）[2]根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度，先求出打下B点的速度为：
所以打下B点时重锤的动能为：
；
（3）[3]实验结果是减少的重力势能略小于增加的动能，显然损失了机械能，是因为克服摩擦阻力做了功，即重物及纸带在下落时受到阻力。与重物的质量过大，体积过小，下落的距离过小无关，故ABC错误，D正确。
故选D．
10．12.987 小于 速度越大，空气阻力越大
【解析】
【详解】
（1）[1]．小球的直径为12.5mm+0.01mm×48.7=12.987mm．（2）[2]．若动能的增加量和重力势能的减小量相等，机械能守恒，重力势能的减小量为
?EP=mgh
动能的增加量为
则验证
即是否相等．
（3）[3][4]．通过多次实验发现，小球的重力势能变化量数值小于动能变化量数值； 由于受到阻力作用，小球通过光电门A的时间越短，知速度越大，空气阻力越大．
11．mg 先减小后增大，也可能始终增大
【解析】
【详解】
[1]．质点受重力和拉力作用作直线运动，沿运动方向和垂直运动方向建立坐标，当F的大小与重力沿垂直运动方向的分量相等时有最小值，即
；
[2]．由于，故F的方向与ON不再垂直，有两种可能的方向，F与物体的运动方向的夹角可能大于90°，也可能小于90°，即拉力F可能做负功，也可能做正功，重力做功不影响机械能的变化，故根据功能定理，物体机械能变化量等于力F做的功，当F与物体的运动方向的夹角可能大于90°，物体先减速再反向加速，此过程中拉力先做负功在做正功，所以机械能先减小后增大；当F与物体的运动方向的夹角可能小于90°，物体一直加速，拉力做正功，即机械能一直增加；故机械能可能先减小后增大，也可能始终增大．