2019高中物理 課時檢測區(qū) 能力達標 7.9 實驗：驗證機械能守恒定律（含解析）新人教必修2.doc

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實驗：驗證機械能守恒定律 1.下列關(guān)于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法,正確的是　 (　　) A.重物質(zhì)量的稱量不準會造成較大誤差 B.重物質(zhì)量選用得大些,有利于減小誤差 C.重物質(zhì)量選用得較小些,有利于減小誤差 D.打點計時器選用電磁打點計時器比電火花計時器誤差要小 【解析】選B。為減小實驗誤差,重物應選質(zhì)量大些的,且重物質(zhì)量不需稱量,A、C錯,B正確;電磁打點計時器的振針與紙帶間有摩擦,電火花計時器對紙帶的阻力較小,故選用電磁打點計時器誤差大些,D錯誤。 2.(多選)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,要驗證的是重物重力勢能的減少量等于其動能的增加量,以下步驟僅是實驗中的一部分,在這些步驟中多余或錯誤的有　(　　) A.用天平稱出重物的質(zhì)量 B.把打點計時器固定到鐵架臺上,并用導線把它和低壓交流電源連接起來 C.把紙帶的一端固定到重物上,另一端穿過打點計時器的限位孔,把重物提升到一定高度 D.接通電源,釋放紙帶 E.用停表測出重物下落的時間 【解析】選A、E。在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,需驗證重力勢能減少量mgh和動能增加量12mv2之間的大小關(guān)系。若機械能守恒,則有mgh=12mv2,兩邊都有質(zhì)量,可約去,即驗證gh=12v2成立即可,無需用停表測量時間,因此E選項也多余,其余選項都需要,故應選A、E。 3.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中 (1)不需測量或計算的物理量是　(　　) A.下落高度　　　　B.瞬時速度 C.重物質(zhì)量 D.時間 (2)由于打點計時器兩限位孔不在同一豎直線上,使紙帶通過時受到較大阻力,這樣會導致實驗結(jié)果mgh______12mv2(選填“>”或“<”)。 【解析】(1)本實驗需要驗證mgh與12mv2的關(guān)系,所以不需要測量重物質(zhì)量m,C正確。 (2)重物在下落過程中克服阻力做功,使減小的重力勢能不能完全轉(zhuǎn)化為動能,所以mgh>12mv2。 答案:(1)C　(2)> 4. 圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖?，F(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘。回答下列問題:　世紀金榜導學號35684095 (1)為完成此實驗,除了所給的器材,還需要的器材有________。(填入正確選項前的字母) A.刻度尺　　　　　　　　　 B.秒表 C.0～12 V的直流電源 D.0～12 V的交流電源 (2)實驗中誤差產(chǎn)生的原因有________________________________________ ________________________________________________________________。 (寫出兩個原因) 【解析】(1)需要刻度尺來測量兩點之間的距離,電磁打點計時器需用交流電源,故選A、D。 (2)①紙帶與電磁打點計時器之間存在摩擦阻力;②測量兩點之間距離時的讀數(shù)有誤差;③計算勢能變化時,選取的兩點距離過近;④交變電流頻率不穩(wěn)定。(選取兩個原因即可) 答案:(1)A、D　(2)見解析 【補償訓練】 利用圖所示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時,需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h。某班同學利用實驗得到的紙帶,設計了以下四種測量方案: A.用刻度尺測出物體下落的高度h,并測出下落時間t,通過v=gt計算出瞬時速度v。 B.用刻度尺測出物體下落的高度h,并通過v=2gh計算出瞬時速度v。 C.根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度,等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,測算出瞬時速度v,并通過h=v22g計算出高度h。 D.用刻度尺測出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度,等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,測算出瞬時速度v。 以上方案中只有一種正確,正確的是________(填入相應的字母)。 【解析】選D。在驗證機械能守恒定律的實驗中,物體下落的高度是用刻度尺測出;瞬時速度的測量則是采用勻變速直線運動的規(guī)律,根據(jù)紙帶上某點的瞬時速度等于該點前后相鄰兩點間的平均速度進行計算得出的,故只有D方案符合要求。 5.“驗證機械能守恒定律”的實驗采用重物自由下落的方法。 世紀金榜導學號35684096 (1)若實驗中所用的重錘質(zhì)量m=1kg,打點紙帶如圖所示,打點時間間隔為0.02s,則記錄B點時,重錘的速度vB=________,重錘動能EkB=________。從開始下落起至B點,重錘的重力勢能減少量是________,因此可得出的結(jié)論是 ______________________________。(g取9.8m/s2) (2)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點速度v,量出下落距離h,則以v22為縱軸,以h為橫軸畫出的圖線應是圖中的　(　　) 【解析】(1)重錘的速度vB=AC2T=(31.4-7.8)10-320.02m/s=0.59 m/s重錘的動能 ΔEkB=12mvB2=1210.592J=0.174 J,重錘的勢能減少量ΔEpB=mgOB=19.817.610-3J≈0.172 J 在實驗誤差允許的范圍內(nèi),重錘動能的增加量約等于重錘重力勢能的減少量。 (2)由12mv2=mgh,得12v2=gh 所以v22-h的圖象應是一條過原點的傾斜的直線,直線斜率等于g,故C圖正確。 答案:(1)0.59m/s　0.174 J　0.172 J　在實驗誤差允許的范圍內(nèi),重錘動能的增加量約等于重錘重力勢能的減少量　(2)C 6.在驗證機械能守恒定律的實驗中,已知打點計時器打點間隔為T,某一組同學得到了一條如圖所示的紙帶,在填寫實驗報告時,甲、乙兩個同學選擇了不同的數(shù)據(jù)處理方法: 甲同學測出了C點到第一點O的距離hOC,利用vC2=2ghOC計算得到了C點的速度,然后驗證mghOC與12mvC2相等。 乙同學測出了A、B、C、D各點到第一點O的距離hOA、hOB、hOC、hOD,利用vB=hOC-hOA2T,vC=hOD-hOB2T計算B、C點的速度,然后驗證了mg(hOC-hOB)與12mvC2-12mvB2是否相等。 請你對甲乙兩位同學的做法逐一分析,不合理之處提出完善方法。 【解析】本題主要考查學生對驗證機械能守恒定律實驗原理的理解。甲同學選擇從O到C段驗證機械能守恒,計算C點的速度用vC2=2ghOC,犯了用機械能守恒定律去驗證機械能守恒的錯誤。計算vC可以選擇vC=hOD-hOB2T。乙同學選擇了從B到C段驗證機械能守恒,由于B、C較近可造成誤差偏大,可選擇BD段相對較為合適。 答案:見解析