高中物理人教版必修第二册习题：随堂小练（18）实验：验证机械能守恒定律

高中物理人教版必修第二册习题：随堂小练（18）实验：验证机械能守恒定律

www.ks5u.com 人教版（2019）物理必修第二册随堂小练（18）实验：验证机械能守恒定律 ‎1、下列关于“探究机械能守恒定律”实验误差的说法中,正确的是( )‎ A.重锤质量的称量不准会造成较大误差 B.重锤质量选用得大些,有利于减小误差 C.重锺质量选用得小些,有利于减小误差 D.纸带下落和打点不能同步会造成较大误差 ‎2、某实验小组的同学做“验证机械能守恒定律”的实验时，进行了如下的操作：‎ A.取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O,在距离O点较远处选择连续几个计数点（或计时点）‎ B.用天平称出重物和夹子的质量 C.计算出和看两者是否相等 D.固定好打点计时器，将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，让重物尽量靠近打点计时器 E.先接通电源，后松开纸带，开始打点。并如此重复多次，以得到几条打点纸带 F.测出各点到O点的距离，即得到重物下落的高度，并计算出各点的速度值 在以上的操作中不必要的是___________;然后将必要的操作进行正确排序:______________.‎ ‎3、用如图所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.重力势能的减少量明显大于动能的增加量 B.重力势能的减少量明显小于动能的增加量 C.重力势能的减少量等于动能的增加量 D.以上几种情况都有可能 ‎4、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、带夹子的重锤、天平。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()‎ A.刻度尺 B.秒表 C.0~12V的直流电源 D.0~12V的交流电源 ‎(2)实验中误差产生的原因有_____________________________。(写出两个原因)‎ ‎5、气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。‎ ‎1.实验前,按通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的__________ (选填“>”、“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平。‎ ‎2.用螺旋测微器测遮光条宽度d测量结果如图丙所示，则d=___________mm 3.将滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为的钩码相连,将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示,若、、m和d已知,要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒,还应测出两光电门间距离L和__________(写出物理量的名称及符号)。 4.若上述物理量间满足关系式__________,则表明在上述过程中,滑块和钩码组成的系统机械能守恒。(重力加速度为g)‎ ‎6、利用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:‎ ‎ A.用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,通过计算出瞬时速度v B.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过计算出瞬时速度v C.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,并通过计算出高度 D.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 以上方案中只有一种正确,正确的是__________.(填入相应的字母) ‎ ‎7、在“验证机械能守恒定律”的实验中,一实验小组让小球自倾角为30°的斜面上滑下,用频闪相机记录了小球沿斜面下滑的过程,如图所示。测得到A的距离分别为,已知相机的频闪频率为f,重力加速度。‎ ‎(1)小球经过位置D时的速度__________。 (2)选取A为位移起点,根据实验数据作出图线,若图线斜率__________,则小球在下滑过程中机械能守恒。 ‎ ‎(3)若改变斜面倾角进行实验,请写出斜面倾角大小对实验误差的影响。___________________________。‎ ‎8、某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地重力加速度大小.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示,纸带上的第一个点记为O,另选连续的3个点进行测量,图中给出了这3个点到O点的距离、和的值.回答下列问题(计算结果保留3位有效数字): (1)打点计时器打B点时,重物速度的大小__________m/s; (2)通过分析该同学测量的实验数据,他的实验结果是否验证了机械能守恒定律?简要说明分析的依据.‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：BD 解析：在“探究机械能守恒定律”实验中,只需比较与的值即可验证机械能守恒定律是否成立,与重锤质量无关。若将重锤质量选得大些,则在重锤下落过程中,空气阻力可忽略不计,有利于减小误差。纸带下落和打点不能同步有两种情况:(1)重锤和纸带先下落,打点计时器后打点;(2)打点计时器先打点,重锤后下落。(1)所述的情况会使最初两点间距离较正常间距偏大,用此纸带进行数据处理,其结果是重锤在打第一个点时就有了初动能,如果用第一个点作为基准点,会使重锤动能的增加比重锤重力势能的减少量大;(2)所述情况会造成最初几个点的点迹不清,不便于进行长度的测量。‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：B，DEAFC 解析：因本实验是通过比较重力势能的减少量是否等于动能的增加量来验证机械能守恒定律的，不需要知道动能的具体数值，因而不需要测出重物和夹子的质量，故步骤B是不必要的；根据实验原理以及操作分析可知，正确的操作顺序为DEAFC。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：A 解析：由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减小量大于动能的增加量，A正确，BCD错误。‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：(1)AD (2)纸带和打点计时器之间有摩擦;用刻度尺测量长度时读数有误差 解析：(1)本实验需测量长度,但不需要计时,选项A正确,选项B错误;打点计时器需要用交流电源,选项C错误,选项D正确。‎ ‎(2)摩擦和长度测量读数问题是产生误差的主要原因。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：1.=; 2. 8.476（在8.475-8.477之间） 3.滑块质量M; 4. ‎ 解析：1.在气垫导轨水平时,滑块在水平方向上受力平衡,做匀速直线运动,所以 ‎2.螺旋测微器的读数为: 。 4.系统的机械能守恒,则钩码减小的重力势能等于钩码与滑块的动能增加量,所以有,其中,,带入可得 ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：D 解析：验证机械能守恒定律时重力势能和动能的变化量都应通过实验所测量的数据来计算,而不能用自由落体运动公式,只有D项正确.‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：(1) (2) (3)斜面倾角越大,实验误差越小 解析：(1)小球故匀变速直线运动,小球在位置的时刻是通过过程的中间时刻.故小球在D点的速f等于通过段的早均速变。 (2)若小球在下滑过程中机械能守恒.应有,即,可见当时,机械能才守恒。 (3)斜面倾角越大,小球下滑的加速度越大,相应闪光时间内小球运动的速度越大,距离越大,距离与速.变的测量值越准确.测量误差越小。‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：(1)3.90;‎ ‎(2)是;,,因为,近似验证了机械能守恒定律.‎ 解析：(1)由中间时刻的速度等于平均速度可得. (2)从O到B重力势能的减少量, 动能的增加量, 因为在误差允许的范围内, 故该同学所做的实验验证了机械能守恒定律.‎ ‎ ‎