2020-2021学年高一物理鲁科版（2019）必修第二册随堂检测（5）科学验证：机械能守恒定律

2020-2021学年高一物理鲁科版（2019）必修第二册随堂检测
（5）科学验证：机械能守恒定律
1.滑雪运动员沿斜坡滑道下滑了一段距离，重力对他做功，他克服阻力做功。此过程关于运动员的说法，下列选项正确的是（ ）
A.重力势能减少了 B.动能增加了
C.机械能增加了 D.机械能减少了
2.如图所示，长的轻杆两端固定两个质量相等的小球甲和乙，初始时它们直立在光滑的水平地面上.之后由于受到微小扰动，系统从图示位置开始倾倒.当小球甲刚要落地时，其速度大小为( )
A. B. C. D.0
3.“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目.参加项目时，一根弹性橡皮绳一端系于跳台，另一端系于人身上.不计空气阻力，在蹦极者从跳台下落到最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A.蹦极者下落至最低点时橡皮绳的弹性势能最大
B.蹦极者下落至橡皮绳原长位置时动能最大
C.蹦极者的机械能先增大后减小
D.蹦极者重力势能与橡皮绳弹性势能之和一直减小
4.如图所示，一条轻绳一端通过定滑轮悬挂一个质量为m的重物，在另一端施加恒力F，使重物从地面上由静止开始加速向上运动.当重物上升高度为h时，轻绳断开，则下列说法正确的是( )
A.轻绳断开时重物重力势能的增加量为 B.轻绳断开瞬间重物的动能为
C.重物上升过程中机械能守恒 D.重物落地前瞬间的动能为
5.用如图甲所示的实验装置验证组成的系统机械能守恒.由静止开始下落，上拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量并分析，即可验证机械能守恒定律.图乙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），所用电源的频率为50 Hz，计数点间的距离如图乙所示.已知，则：（结果均保留两位有效数字）
（1）在纸带上打下计数点5时的速度______m/s；
（2）在打下点0到打下点5的过程中系统动能的增加量______J，系统重力势能的减少量______J.（当地的重力加速度g取）
6.某同学利用图甲的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验。在尽量减小摩擦阻力的情况下，先接通打点计时器的电源，再释放纸带，让质量的重物由静止下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，分别为所选取的计数点，且为开始打出的第一点，是打出的第二个点，之间有若干点未标出，打点计时器工作频率为，重力加速度取。
（1）释放纸带前，纸带的____________（选填“”或“”）端在上面；两点间距应接近__________cm（取一位有效数字）
（2）重物从运动到的过程中，动能的变化量_________J，从开始下落起至点，重锤的重力势能减少量是_________J，因此可以得出的结论是　　　　　　　　.（结果取两位有效数字）；
（3）即使在实验操作规范，数据测量及数据处理很准确的前提下，该实验求得的也一定略__________(填大于或小于)，这是实验存在系统误差的必然结果，该系统误差产生的主要原因是_____________。
（4）在实验数据处理时，如果以为纵轴，以到该点的距离为横轴，根据实验数据绘出图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为___________.
答案以及解析
1.答案：D
解析：A、重力对运动员做功为1000J，是正功，则运动员重力势能减小1000J，故A错误；
BCD、除重力外，运动员克服阻力做功100J，即阻力做功为-100J，故运动员的机械能减小100J，
合力对运动员所做的总功为，是正功，则根据动能定理知运动员动能增加900J．故BC错误，D正确；
2.答案：A
解析：从开始运动到小球甲将要落地的过程中，小球甲、乙组成的系统水平方向不受力的作用，故小球甲将要落地时，沿水平方向的速度为零，故此时小球乙的速度为零，根据机械能守恒定律得，，解得小球甲将要落地时的速度大小为，A正确，B、C、D错误.
3.答案：A
解析：蹦极者下落到最低点时橡皮绳形变量最大，弹性势能最大，故A正确；从橡皮绳恰好拉直到橡皮绳的弹力等于蹦极者的重力的过程中，蹦极者受到向下的合力做加速运动，动能越来越大，之后弹力大于重力，合力向上做减速运动直至速度为零，所以蹦极者在橡皮绳的弹力等于蹦极者的重力时动能最大，故B错误；蹦极者从跳台下落到橡皮绳恰好拉直时，蹦极者的机械能不变，此后橡皮绳的弹性势能增大，蹦极者的机械能不断减少，故C错误；从跳台下落到最低点的过程中，蹦极者重力势能、动能与橡皮绳弹性势能的总和保持不变，由于动能先增大后减小，所以重力势能和橡皮绳弹性势能之和先减小后增大，故D错误.
4.答案：D
解析：重物上升h，重力做功，重力势能增加量为，A错误；根据动能定理可得轻绳断开瞬间重物的动能为，B错误；重物上升过程中拉力做功，重物的机械能不守恒，C错误；重物从轻绳断开到落地过程中，只有重力做功，即，可得，D正确.
5.答案：（1）2.4
（2）0.58；0.60
解析：（1）由每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出）可知相邻计数点间的时间间隔为，根据匀变速运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，求出打下计数点5时的瞬时速度，即.
（2）系统动能的增加量，系统重力势能的减少量.
6.答案：(1)；
(2)0.67；0.68；在重力的作用下，物体的动能和势能相互转化，但总的机械能守恒
(3) 大于；重锤下落时受到空气阻力以及纸带受到打点计时器的阻力作用，重锤机械能减小
(4) 重力加速度