2020-2021学年高一下学期物理人教版必修2课时训练： 7.9实验：验证机械能守恒定律 Word版含答案

实验：验证机械能守恒定律练习
一、单选题
在“验证机械能守恒定律”的实验时，一同学分析得出的实验结果是重锤重力势能的减少量小于动能的增加量。下列对造成该实验结果的原因分折正确的是
A.
空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
B.
选用重锤的质量过大
C.
交流电源的频率大于50Hz
D.
交流电源的频率小于50Hz
用图示装置验证机械能守恒定律，由于电火花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的阻力，这样实验造成的结果是
A.
重力势能的减小量明显大于动能的增加量
B.
重力势能的减小量明显小于动能的增加量
C.
重力势能的减小量等于动能的增加量
D.
以上几种情况都有可能
利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验．下列说法中正确的是
A.
实验中必须用天平测出重物的质量
B.
必须用秒表测出重物下落的时间
C.
应先释放纸带，后打开打点计时器电源
D.
释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直方向
在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为，如图所示为一条理想的纸带，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取的计数点．则重物由O点运动到B点的过程中，下列说法正确的是
A.
相邻计数点间的时间间隔均为
B.
相邻计数点间的时间间隔均为
C.
重物的重力势能在增加
D.
重物的机械能在增加
用落体法验证机械能守恒定律的实验中得到如图所示纸带。
根据纸带算出相关各点的速度v?，测量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图像应是?
?
?
A.
B.
C.
D.
用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，根据纸带算出相关的速度，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴，画出的图像应是选项中的???
A.
B.
C.
D.
在利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验中，产生误差的主要原因是
A.
重物下落的实际高度大于测量值
B.
重物下落的实际高度小于测量值
C.
重物实际末速度v大于为重力加速度，t为下落时间
D.
重物实际末速度v小于gt
在“验证机械能守恒定律”的实验中，供选择的重物有以下四个，应选择
A.
质量为的钩码
B.
质量为的砝码
C.
质量为的木球
D.
质量为的塑料球
二、多选题
用自由落体法验证机械能守恒定律，就是看是否等于为计数点的编号0、1、下列说法中正确的是?
?
?
A.
打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零
B.
是计数点n到起始点0的距离
C.
必须测量重物的质量
D.
用计算时，为打点周期
某同学利用如下图所示的斜槽装置来验证机械能守恒定律：先将斜槽固定在水平桌面上，使斜槽末端恰好在桌子边缘，并调整斜槽末端与桌面水平相切，将半径为R的均质小球置于斜槽某高度处保持静止，测出球心距桌面的高度h，然后小球多次从同一位置释放后从桌子边缘飞出，再测量出桌面的高度H和平均落点距桌子边缘的水平距离L，根据小球的平抛运动计算出小球在斜槽上运动的末速度，进而验证小球在斜槽上的运动过程是否满足机械能守恒定律。下列关于该实验过程的说法正确的是?
?
A.
斜槽必须是光滑的
B.
该实验不需要测量小球的质量及当地的重力加速度
C.
小球的密度与体积大小对实验结果没有丝毫影响
D.
因为H为桌面高度而非平抛开始时球心高度，故平抛过程竖直方向的位移应该为
利用重锤拖着纸带自由下落验证机械能守恒定律，关于实验的说法正确的是
A.
实验时应先放开纸带，再开启打点计时器
B.
实验纸带选取点迹清晰且第一、二两点距离接近2mm的较好
C.
重锤的质量在本实验中必须测出来
D.
重锤从静止开始下落一段距离h时速度为v，在实验误差允许的范围内，只要满足，就可以说明重锤下落过程中机械能守恒
三、实验题
用如图所示实验装置验证、组成的系统机械能守恒从高处由静止开始下落，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定律图4给出的是实验中获得的一条纸带：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4所示已知，，则：结果保留两位有效数字
从纸带上打下计数点5时的速度________；
从打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量______，系统势能的减少量______；当地的重力加速度g取
若某同学作出图象如下图所示，则当地的重力加速度________．
某同学用如图所示装置做验证机械能守恒定律实验。细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端分别悬挂重物A和重物B。A的质量大于B的质量，重物B放在地面上，重物B的质量为m，重物A的质量为M，用手托着重物A，使滑轮两边的细绳刚好伸直，由静止释放重物A，观察物块B上升的高度，调节纸板的高度，再次重复实验，使重物B刚好能打到纸板。当地的重力加速度为g。
要验证机械能守恒，还需要测量的物理量有________写出物理量的名称和符号，当重物A刚要落地时，重物A的速度大小为________用已知和测量的物理量符号表示。
在误差允许的范围内，若表达式________成立，则重物A下落过程中，重物A和重物B组成的系统机械能守恒得到验证。
某同学用如图甲所示装置“验证机械能守恒定律”时，所用交流电源的频率为，得到如图乙所示的纸带．选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，g取，测得重物的质量为．
下列做法正确的有________．
A.必须要称出重物和夹子的质量
B.图中两限位孔必须在同一竖直线上
C.将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器
D.实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
E.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重?
物减少的重力势能是_______J，打下C点时重物的速度大小是________结果均保留三位有效数字
根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以为纵坐标、s为横坐标画出的图像应是下列选项中的________．
某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如下图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取，若重锤质量为1kg．打点计时器打出B点时，重锤下落的速度_________，重锤的动能__________J。
?
从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为________J。
根据纸带提供的数据，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的实验结论是_________________。
根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图线是下图中的__________。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、空气对重锤阻力和打点计时器对纸带的阻力，会导致重力势能部分转化为内能，则重力势能的减小量会略大于动能的增加量，故A错误。
B、验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，选择质量较大的重锤，不会使得重力势能的减小量小于动能的增加量，故B错误。
C、交流电源的频率大于50Hz，则测出的速度大小小于真实值，会导致动能增加量偏小，使得重力势能的减小量大于动能的增加量，故C错误。
D、交流电源的频率小于50Hz，则测出的速度大小大于真实值，会导致动能增加量偏大，使得重力势能的减小量小于动能的增加量，故D正确。
2.【答案】A
【解析】解：重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能。
由于纸带通过时受到较大的阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量，故A正确，BCD错误。
3.【答案】D
【解答】
A.实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，式子两边都有质量，可以约去，实验不需要测量重物的质量，故A错误；
B.打点计时器可以测量重锤下落的时间，不需要用秒表测量，故B错误；
C.应先接通电源，再释放纸带，故C错误；
D.释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直，故D正确。
4.【答案】B
【解答】
由于打点计时器所用电源的频率为，故打点周期为，又每打两个点取的计数点，所以相邻计数点间的时间间隔均为，故A错误，B正确；
C.由题意可知，重物从O点运动到B点的过程中，重力对重物做正功故重物的重力势能减少，故C错误；
D.重物下落过程，由于存在空气等阻力，重物的机械能守恒减少，故D错误。
故选B。
5.【答案】C
【解答】
验证机械能守恒定律即，化简得，故以为纵轴、以h为横轴应为过原点的直线。故ABD错误，C正确。
故选C。
6.【答案】C
【解答】
验证机械能守恒定律即，化简得，故以为纵轴、以h为横轴应为过原点的直线。ABD错误，C正确。
故选C。
7.【答案】D
【解析】解：验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦，使得加速度小于重力加速度，则实际的速度v小于gt。
故D正确，A、B、C错误。
8.【答案】A
【解答】
为减小实验误差，重物选择质量大一些，体积小一些的，所以应选用质量为的钩码；故A正确；BCD错误；
故选A。
9.【答案】AB
【解答】
A.物体动能的增加量应为：，题目中看是否等于，即将看成零来对待，故打初始0点时，物体速度为0，故A正确；
B.物体重力势能的减少量应为：，题目中看，即将看成起点即零势能面，故为点n到0的距离，故B正确；
C.式子是否等于中m可以消掉，故不需测量重物的质量，故C错误；
D.计算要用对，但由于起点为速度为零的点即运动的起始点，故时间，故D错误。
故选AB。
10.【答案】AB
【解答】
A.由机械能守恒的条件可知，斜槽必须是光滑的，故A正确；
B.由平抛运动规律可得球平抛运动：机械能守恒表达式可得：可知，该实验不需要测量小球的质量及当地的重力加速度，故B正确；
C.在该实验中，小球的密度越大，体积越小，对空气阻力越小，实验误差小，故小球的密度与体积大小对实验结果有影响，故C错误；
D.平抛运动的竖直位移为H，故D错误。
故选AB。
11.【答案】BD
【解析】解：A、实验时应先开启电源，再释放纸带，故A错误；
B、物体做自由落体运动时，前两点间的距离约为，故实验纸带选取点迹清晰且第一、二两点距离接近2mm的较好；故B正确；
C、因为我们是比较mgh、的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C错误；
D、重锤从静止开始下落一段距离h时速度为v，在实验误差允许的范围内，只要满足，就可以说明重锤下落过程中机械能守恒，故D正确。
12.【答案】
?
【解答】
根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可知打第5个点时的速度为：?
物体的初速度为零，所以动能的增加量为：；?
重力势能的减小量等于物体重力做功，故：；?
由此可知动能的增加量和势能的减小量基本相等，因此在在误差允许的范围内，、组成的系统机械能守恒。
由mmghmmv知
即图象的斜率
解得g
故答案为：
?
13.【答案】重物A开始时高地面的高度h及纸板离地面的高度H；
；
。
【解答】
还需要测量的物理量为重物A开始时离地面的高度h及纸板离地面的高度H，
设重物A刚要落地时速度大小为v，重物A刚要落地时，重物B上升到了原来A的高度h，然后做加速度为g的匀减速运动，到纸板处时速度为零，则，得。
当重物A下落过程中，重物A和重物B组成的系统机械能守恒，一定有，即
成立。
故答案为：
重物A开始时高地面的高度h及纸板离地面的高度H；
；
。
14.【答案】；
；；
。
【解答】
验证机械能守恒定律，质量可约掉，不须要称出重物和夹子的质量，A错误；
B.题图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，故B正确；
C.实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，使重物尽量靠近打点计时器，C错误；
D.开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故D错误
E.数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小测量的误差，故E错误．
重物减少的重力势能为：?
打下C点时重物的速度
在验证机械能守恒定律的实验中，有：
则有：，g是常数，所以图线为过原点的倾斜直线，故C图正确。
15.【答案】；；
；
在误差允许的范围内机械能守恒；
。
【解答】
每两个点之间有一个计时点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为。
利用匀变速直线运动的推论得：
，
重力势能减小量：。
由于重力势能减小量等于动能的增加量，重物下落的机械能守恒。
从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出：?
，即
所以以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线，也就是图中的B，故B正确，ACD错误。
故答案为：；；；在误差允许的范围内机械能守恒；。
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