2019-2020年高中物理 7.9 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步檢測(cè) 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 7.9 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步檢測(cè) 新人教版必修21.(2011·黃崗中學(xué)高一檢測(cè))為驗(yàn)證在自由落體過(guò)程中物體的機(jī)械能是守恒的，某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，圖中A、B兩點(diǎn)分別固定了兩個(gè)速度傳感器，速度傳感器可以測(cè)出運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得一物體自由下落經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度是v1，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度是v2，為了證明物體經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能相等，這位同學(xué)又設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)步驟，你認(rèn)為其中不必要或者錯(cuò)誤的是()A用天平測(cè)出物體的質(zhì)量B測(cè)出A、B兩點(diǎn)間的豎直距離C利用mv22mv12算出物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中動(dòng)能的變化量D驗(yàn)證v22v12與2gh是否相等答案：AC2在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz，甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶如圖所示，應(yīng)選_紙帶好(2)若通過(guò)測(cè)量紙帶上某兩點(diǎn)間距離來(lái)計(jì)算某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，進(jìn)而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律現(xiàn)已測(cè)得2、4兩點(diǎn)間距離為s1,0、3兩點(diǎn)間距離為s2，打點(diǎn)周期為T(mén)，為了驗(yàn)證0、3兩點(diǎn)間機(jī)械能守恒，則s1、s2和T應(yīng)滿足的關(guān)系為_(kāi)答案：(1)甲(2)T2解析：(1)由于甲圖中1、2兩點(diǎn)間的距離(1.9mm)接近于2mm，故選甲圖3(2011·南宮中學(xué)高一檢測(cè))在利用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，(1)下列器材中不必要的是_(只需填字母代號(hào))A重物B紙帶C天平 D電源(2)如圖所示為實(shí)驗(yàn)得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記做O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.78cm、70.00cm、77.58cm、85.52cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于_J，動(dòng)能的增加量等于_J(已知所用重物的質(zhì)量為1.00kg，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.80m/s2，取3位有效數(shù)字)答案：(1)C(2)6.866.85解析：(1)本實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量m.(2)Epmgh1×9.8×0.70J6.86JEkmvB2m()26.85J4(遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一檢測(cè))在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：所用電源的頻率為50Hz.某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離(單位：mm)如圖所示，圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D、E分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)(1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必須的，其編號(hào)為_(kāi)A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶)B重錘C天平D毫米刻度尺E秒表(或停表)F運(yùn)動(dòng)小車(2)若重錘的質(zhì)量為mkg，則重錘從開(kāi)始下落到打B點(diǎn)時(shí)，減少的重力勢(shì)能是_J，從重錘下落到打B點(diǎn)時(shí)增加的動(dòng)能是_J，得到的結(jié)論是_(取g9.8m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案：(1)ABD(2)1.91m1.88m在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重錘的機(jī)械能守恒5.在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證自由下落物體機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)物體在打O點(diǎn)時(shí)釋放，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打A點(diǎn)時(shí)物體速度為v，如圖所示，一同學(xué)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中填寫(xiě)如下：v2.36m/s.h28.76cm，2.785m2/s2，gh2.718m2/s2.由以上數(shù)據(jù)說(shuō)明在誤差范圍內(nèi)相等，故機(jī)械能守恒老師批閱：“數(shù)據(jù)非實(shí)驗(yàn)所得！”老師作此批閱的理由是什么？答案：在本實(shí)驗(yàn)中，由于空氣阻力和摩擦力不可避免，所以重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，或者說(shuō)物體下落的實(shí)際加速度ag.所以實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際結(jié)果應(yīng)是v2gh.而不是這位同學(xué)的v2gh.6(xx·聊城高一檢測(cè))在驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.8m/s2.某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測(cè)量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺的讀數(shù)如圖所示，圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)，則重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，(重物質(zhì)量為m)求：(1)重力勢(shì)能減少量為多少？(2)動(dòng)能增加量為多少？(3)根據(jù)數(shù)據(jù)得出什么結(jié)論？產(chǎn)生誤差的原因是什么？答案：(1)1.911mJ(2)1.89mJ(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，重錘重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能的增加量即機(jī)械能守恒；下落過(guò)程中克服摩擦阻力做功解析：(1)重力勢(shì)能減少量EPmghOB1.91mJ(2)重物下落到B點(diǎn)時(shí)速度vB1.944m/s增加的動(dòng)能為EkmvB21.89mJ(3)重錘的重力勢(shì)能減小略大于其動(dòng)能增加，其原因是下落中克服阻力做功，機(jī)械能略有減少能力提升1(2011·唐山一中高一檢測(cè))在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：(1)供實(shí)驗(yàn)選擇的重物有以下四個(gè)，應(yīng)選擇：()A質(zhì)量為10g的砝碼B質(zhì)量為200g的木球C質(zhì)量為50g的塑料球D質(zhì)量為200g的鐵球(2)下列敘述正確的是()A實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間B可用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算重物的瞬時(shí)速度C因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)比較和mgh是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，故不需要測(cè)量重物的質(zhì)量D釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過(guò)限位孔(3)質(zhì)量m1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s，那么從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過(guò)程中， 物體重力勢(shì)能的減少量Ep_J，此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量Ek_J(g9.8m/s2，保留三位有效數(shù)字)答案：(1)D(2)CD(3)2.282.262(福建廈門(mén)六中高一檢測(cè))在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為m1.00kg的重錘拖著紙帶下落，在此過(guò)程中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)在紙帶上選取五個(gè)連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D和E，如圖所示其中O為重錘開(kāi)始下落時(shí)記錄的點(diǎn)，各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.8m/s2. 本實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率f50Hz.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)B時(shí)，重錘下落的速度vB_m/s，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)D時(shí)，重錘下落的速度vD_m/s.(2)從打下點(diǎn)B到打下點(diǎn)D的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能減小量Ep_J，重錘動(dòng)能增加量Ek_J.(3)在誤差允許范圍內(nèi)，通過(guò)比較_就可以驗(yàn)證重錘下落過(guò)程中機(jī)械能守恒了(4)設(shè)重錘在下落過(guò)程中受到恒定不變的阻力F，則可根據(jù)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得阻力F的表達(dá)式為_(kāi)(用題中所給字母m，g，s1，s2，f表示)答案：(1)0.9781.36(2)0.4590.447(3)重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量相等(4)mgm(s2s1)f23如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使之替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒表面的紙上畫(huà)出記號(hào)，如圖乙所示，設(shè)毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動(dòng)測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm，已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1440r/min”的字樣，由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒根據(jù)以上內(nèi)容，回答下列問(wèn)題：(1)毛筆畫(huà)相鄰兩條線的時(shí)間間隔T_s，圖乙中的圓柱棒的_端是懸掛端(填“左”或“右”)(2)根據(jù)乙所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫(huà)下記號(hào)C時(shí)，圓柱棒下落的速度vC_m/s；畫(huà)下記號(hào)D時(shí)，圓柱棒下落的速度vD_m/s；記號(hào)C、D之間圓柱棒的動(dòng)能的變化量為_(kāi)J，重力勢(shì)能的變化量為_(kāi)J(g9.8m/s2)由此可得出的結(jié)論是_(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案：(1)Ts0.042s，左端相鄰筆跡間間距大，故左端是懸掛端(2)vCm/s1.2m/s，vDm/s1.6m/s，EKm(vD2vC2)0.53J，EPmg0.57J，在誤差允許范圍內(nèi)，圓柱體的機(jī)械能是守恒的4一士兵乘飛機(jī)巡查，用一部自動(dòng)照相機(jī)在空中攝影，他選好快門(mén)開(kāi)啟的時(shí)間間隔1s，鏡頭放大率為，將一蘋(píng)果從飛機(jī)上自由落下開(kāi)始到落地的拍攝照片如下圖所示(1)該地的重力加速度為_(kāi)m/s2.(2)飛機(jī)離地面的高度_m.(3)試根據(jù)此照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律答案：(1)9.8(2)78.2(3)見(jiàn)解析解析：由底片和放大率可得連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移x14.9m，x214.6m，x324.5m，x434.2m，由xaT2gT2和逐差法得g9.8m/s2.(2)因飛機(jī)離地面的高度是底片上起點(diǎn)和終點(diǎn)間距離的100倍所以h78.2×102×100m78.2m(3)取C、O兩點(diǎn)研究Ekmv2m2430.7mJ|Ep|mg·×102431.2mJ在誤差允許范圍內(nèi)Ek|Ep|所以在只有重力做功的條件下機(jī)械能守恒5圖中甲、乙兩圖都是利用“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭值的裝置示意圖已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz.(1)這兩圖相比較，用哪個(gè)圖所示的裝置實(shí)驗(yàn)較好？簡(jiǎn)單說(shuō)明理由(2)上圖中的丙是采用較好的裝置并按正確的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)的第一個(gè)點(diǎn)，標(biāo)為1，后面依次打下的一系列點(diǎn)跡分別為2、3、4、5.經(jīng)測(cè)量，第15至17點(diǎn)間的距離為11.69cm，第1至第16點(diǎn)間的距離為43.83cm，則打下第16個(gè)點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為_(kāi)m·s1.在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，可認(rèn)為重物在下落的過(guò)程中機(jī)械能守恒，由此求得重力加速度值為g_m·s2(要求保留3位有效數(shù)字)答案：甲圖2.92m·s19.74m·s2解析：(1)用甲圖所示的裝置實(shí)驗(yàn)較好因?yàn)橛脢A子固定，可以避免乙圖由于手的抖動(dòng)而造成紙帶上的第1個(gè)點(diǎn)跡被拖長(zhǎng)和位置不確定的現(xiàn)象另外由于用夾子固定紙帶，便于紙帶調(diào)整到豎直方向，以避免紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(限位孔)之間產(chǎn)生較大的摩擦，而乙圖中用手握住紙帶，難于做到這一點(diǎn)(2)v162.9225(m·s1)由mghmv162，得：g9.74(m·s2)注：本題中利用“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)來(lái)完成測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭值，這是對(duì)教材中實(shí)驗(yàn)方法的拓展這種拓展，是近年來(lái)高考實(shí)驗(yàn)題的變化趨勢(shì)學(xué)習(xí)中需重視更新實(shí)驗(yàn)情景，變換實(shí)驗(yàn)方式，不斷提高觀察的思維能力