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1、 粤教版高一物理必修第二册课时作业第六节 验证机械能守恒定律一、单项选择题1、在利用自由落体运动验证机械能守恒定律实验中,关于本实验的叙述中,正确的有( )A.需用天平测出重锤的质量B.验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面C.打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源D.打点计时器安装时要使两限位孔位于同一竖直线上并安装稳定,以减小纸带下落过程中的阻力2、某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是()A把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上B将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度C先释放纸带，再接通电源D更换纸带，重复实验，根据
2、记录处理数据3、在验证机械能守恒定律实验时，发现重物减小的重力势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是()A选用重物的质量过大B选用重物的质量过小C空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力D实验时操作不仔细，实验数据测量不准确4、在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是()A先释放纸带，后接通电源B用天平测量重物质量，用秒表测量重物下落时间C打点计时器必须竖直安装，使两限位孔在同一竖直线上D重物动能的增加量一定大于重力势能的减小量5、在用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中,下列物理量中需要测量的有()A.重物的质量B.重力加速度C.重物下落的高度D.与重物下落高度对应的重物
3、的瞬时速度6、下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法，正确的是()A重物质量的称量不准会造成较大误差B重物质量选用得大些，有利于减小误差C重物质量选用得较小些，有利于减小误差D打点计时器选用电磁打点计时器比电火花计时器误差要小7、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重物的实际末速度v大于gt(g为重力加速度，t为下落时间)D重物的实际末速度v小于gt二、多项选择题8、如图所示，在做“验证机械能守恒定律”的实验时，关于重物的选取，下列说法中错误的是()A选取重物时，体积大些好B选取重物时，
4、质量小点好C选取重物时，应选质量大、体积小的物体较好D选定重物后，一定要称出它的质量9、在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有()A用天平称出重物的质量B把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来C把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度D用秒表测出重物下落的时间10、某同学上交的实验报告显示重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能，则出现这一问题的原因可能是()A重锤的质量测量错误B该同学自编了实验数据C交流电源的频率不等于50 HzD重锤下
5、落时受到的阻力过大11、如图所示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中N点来验证机械能守恒定律下面举出一些计算N点速度的方法，其中正确的是()AN点是第n个点，则vngnTBN点是第n个点，则vng(n1)TCvnDvn12、关于“验证机械能守恒定律”的实验，下列说法中正确的是( )A在实验中必须要用天平测出重物的质量、瞬时速度和下落的高度，才能验证机械能守恒定律B在实验中因为不需要求出动能和重力势能的具体数值，故不需要用天平测出重物的质量C选取纸带时，应尽量挑选第一、二两点间距离接近2 mm的纸带，如果没有这样的纸带，实验达不到目的D如果没有第一、二两点间距离接近2 mm
6、的纸带，本实验仍然可达到目的三、非选择题13、(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列说法或做法正确的是 。 A.选用质量大、体积小的重锤可减小实验误差B.可以利用公式v=来求解瞬时速度C.固定好打点计时器,用手拿住穿过限位孔的纸带一端并静止使重锤靠近打点计时器处D.先松开纸带,再接通电源,重锤自由下落时纸带上就能打出一系列点(2)在验证机械能守恒定律实验中,电源频率为50 Hz。某同学按照正确的操作选出的纸带如图所示,其中O是起始点,A、B、C、D、E是纸带上连续的五个点,测得它们到O的距离已在图上标出。若实验中所用重锤的质量m=1 kg,则到达C点时,重锤的动能Ek= J,从开始下落起
7、至C点重锤的重力势能的减小量是 J,由此可得出的结论是 。(g取10 m/s2,计算结果均保留3位有效数字)14、某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律,绳和滑轮的质量忽略不计,轮与轴之间的摩擦忽略不计,重力加速度为g。(1)用精密仪器测量挡光片的挡光宽度为d。将挡光片固定在物块b上,再用天平测量物块a、b的质量分别为m1、m2。(2)按照图所示安装器材,测量光电门和挡光片的高度差为h,再将物块b由静止释放,b竖直上升,测得挡光片通过光电门的时间为t。请回答下列问题:物块b经过光电门的速度为 ; 为验证系统的机械能守恒,该同学需要验证的表达式为 (用已测量的物理量的符号表示); (3)该同
8、学为了减小误差,通过调整物块b释放的位置来改变h,测出对应的通过光电门的时间t,得到若干组(h,t)后,在坐标纸上描点,拟合直线,则他描绘的是 图像。 A.h-t B.h-C.h- D.h-t215、利用如图甲所示实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。(1)实验操作步骤如下:A.按实验要求安装好实验装置;B.使重物靠近打点计时器,接着先接通电源,后释放纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点;C.图乙为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一个点。分别测出若干连续点A、B、C与O点之间的距离h1、h2、h3(2)已知打点计时器的打点周期为T,重物质量为m,重力加速度为g,
9、结合实验中所测得的h1、h2、h3,可得重物下落到B点时的速度大小为 ,纸带从O点下落到B点的过程中,重物增加的动能为 ,减少的重力势能为 ; (3)取打下O点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据数据在图丙中已绘出图线和图线。已求得图线斜率的绝对值k1=2.94 J/m,请计算图线的斜率k2= J/m(保留三位有效数字)。重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为 (用k1和k2表示)。 16、如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置,质量分别为m1和m2的滑块A、B与质量为m0的动滑轮
10、用不可伸长的轻质绳按图示方式连接(绳竖直)。B的右侧有宽度为d、质量忽略不计的遮光条。现让B从距离光电门高度为h处由静止释放,发现光电计时器显示遮光条经过光电门的时间为t。已知重力加速度大小为g,且d远小于h。(1)B经过光电门时的速度大小为 ; (2)若将动滑轮、A和B看成一个系统,则B下落h过程中,系统减少的重力势能为 ,系统增加的动能为 。 (3)经过多次实验发现动滑轮、A和B组成的系统减少的重力势能Ep与系统增加的动能Ek并不相等,请从系统误差的角度分析二者不相等的可能原因是(写出一条即可): ,即Ep Ek(选填“大于”或“小于”)。 17、某实验小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定
11、律,气垫导轨上有平行于导轨的标尺,在导轨上架设两个光电门1、2,滑块上侧固一竖直遮光条,滑块左侧所挂细线绕过定滑轮与钩码相连,细线与导轨平行,光电门1固定,其中心与标尺的0刻度线对齐。实验操作如下:(1)滑块不挂细线、钩码,接通气源后,给滑块一个向左的初速度,使它从导轨右端向左运动,通过调整气垫导轨的调节旋钮P、Q,直到使滑块经过光电门1、2时遮光时间相等。(2)在滑块上挂上细线与钩码,接通气源,将滑块从导轨右端由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2,由标尺读出光电门2中心所在位置的刻度x。(3)用天平测出滑块和遮光条的总质量M及钩码质量m,遮光条的宽度用d表
12、示,重力加速度为g,滑块运动过程中钩码始终未着地。用以上物理量写出验证机械能守恒定律的关系式 。 (4)多次改变光电门2的位置,重复(3)的步骤,实验中,M=0.9 kg,m=0.1 kg,利用所测数据,作出-x关系图像如图乙所示,则当地重力加速度大小为 m/s2(结果保留三位有效数字)。 答案与解析1、D解析：由mgh=mv2可得,v2=gh,质量可以在关系式中约掉,不必称量质量,选项A错误;利用重力势能的减少量是否等于动能的增加量验证机械能守恒定律,可以不选参考平面,选项B错误;打点计时器使用交流电源,选项C错误,选项D正确.2、C解析：根据验证机械能守恒定律的实验要求，应先接通电源，让打
13、点计时器工作稳定后，再释放纸带，故C选项是错误的。3、C解析：由于在重物下落的过程中，空气阻力以及纸带与打点计时器间的摩擦力不可避免，所以有部分重力势能克服阻力做功转化为其他形式的能量，使得减小的重力势能总是大于重物增加的动能，所以C正确，A、B、D错误4、C解析：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A错误；我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故B错误；为了防止摩擦力增大，打点计时器必须竖直安装，使两限位孔在同一竖直线上，故C正确
14、；由于摩擦力和空气阻力的作用，重物动能的增加量一定小于重力势能的减小量，故D错误故选C5、C解析：实验中可以用关系式mv2=mgh或=mgh来验证物体下落时的机械能守恒,两式中质量都可以约掉,故实验时不需测重物的质量,选项A错误;重力加速度为常数,实验时不需测重物的重力加速度,选项B错误;由两验证式可知,实验时需要测重物下落的高度,选项C正确;重物的瞬时速度由打出纸带上的点的相关数据计算得出,不用测量,选项D错误.6、B解析：为减小实验误差，重物应选质量大些的，且重物质量不需称量，A、C错，B正确；电磁打点计时器的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点计时器误差大些，
15、D错误7、D解析：由于纸带与重物同步运动，故所测纸带上两点间距离与重物下落高度相同，选项A、B错误；由于存在阻力作用，重物下落的加速度ag，故实际末速度vatgt，选项C错误，选项D正确8、ABD解析：实验供选择的重物应该是质量较大、体积较小的物体，使得重物所受的重力远大于所受的空气阻力和纸带受到打点计时器的阻力，这样能减少摩擦阻力的影响，因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要测出它的质量，故C正确，ABD错误故选ABD9、AD解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh和动能增加量mv2之间的大小关系，若机械能守恒，则有mghmv2成立，两边都有
16、质量，可约去，即验证ghv2成立即可，故无需测质量，A选项多余对D选项，测速度时，用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔，无需用秒表测量，因此D选项也多余10、BC解析：若交流电的频率f50 Hz，由于速度值仍按频率为50 Hz计算，频率的计算值比实际值偏大，周期值偏小，算得的速度值偏大，动能值也就偏大，则可能出现EkEp的结果正确选项为BC11、CD解析：用vgt是理想情况下用逻辑推理的结论，而不是用验证方法求得的结果故A、B错，C、D正确12、BD解析：因为“验证机械能守恒定律”只要证明mv2mgh，即v2gh即可，不必要用天平测出物体的质量，故A错B对物体在自由下落时不一
17、定从刚打完一个点开始下落，即O点是开始下落的点，第一个离O点的时间间隔可以小于0.02秒，故第一、二点间的距离不一定接近2 mm，可能小于2 mm，故C错，D对13、答案：(1)AC(2)8.008.42在误差允许的范围内,重锤的机械能守恒解析：(1)选用质量大、体积小的重锤可减小空气阻力的影响,则可减小实验误差,选项A正确;不可以利用公式v=来求解瞬时速度,否则就是间接运用了机械能守恒定律,选项B错误;固定好打点计时器,用手拿住穿过限位孔的纸带一端并静止使重锤靠近打点计时器处,选项C正确;先接通电源,再松开纸带,重锤自由下落时纸带上就能打出一系列点,选项D错误。(2)到达C点时,重锤的速度v
18、C= m/s=4 m/s,动能Ek=m=142 J=8.00 J,从开始下落起至C点重锤的重力势能的减小量是Ep=mgh=1100.842 4 J=8.42 J,由此可得出的结论是在误差允许的范围内,重锤的机械能守恒。14、答案：(2)(m1-m2)gh=(m1+m2)(3)C解析：(2)极短时间内物块的平均速度近似等于瞬时速度,故物块b经过光电门的速度大小为v=;对两物块组成的系统,系统重力势能的减少量为Ep=(m1-m2)gh,系统动能的增加量为Ek=(m1+m2)v2=(m1+m2),为验证系统的机械能守恒,则该同学需要验证的表达式为(m1-m2)gh=(m1+m2)。(3)根据(m1-
19、m2)gh=(m1+m2),可得h=,所以该同学在得到若干组(h,t)后,在坐标纸上描点,要拟合得到直线,则他描绘的是h-图像,选项C正确。15、答案：(2)mgh2(3)2.80解析：(2)重物下落到B点时的速度大小为vB=,纸带从O点下落到B点的过程中,重物增加的动能为EkB=m=,减少的重力势能为Ep=mgh2。(3)取打下O点时重物的重力势能为零,因为初位置的动能为零,则机械能为零,每个位置对应的重力势能和动能互为相反数,即重力势能的绝对值与动能相等,而图线的斜率不同,原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功。根据图中的数据可以计算图线的斜率k2= J/m=2.80 J/m,根据动能
20、定理得(mg-f)h=Ek,图线斜率绝对值k1=mg,图线斜率k2=mg-f,知k1-f=k2,则阻力f=k1-k2。所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为。16、 答案：(1)(2)(m0+m2-2m1)gh(m0+m2+4m1)(3)定滑轮有质量或存在摩擦或存在阻力大于解析：(1)B经过光电门时,遮光条宽度很小,可以看作匀速通过,其速度大小为v=。(2)B下落h过程中,动滑轮下落h,A上升2h,系统减少的重力势能为Ep=(m2g+m0g-2m1g)h,B与动滑轮下落速度相同,A上升的速度为2v,系统增加的动能为Ek=(m0+m2+4m1)。(3)从系统误差的角度分析二者不相等的可能原因是定滑轮有质量或存在摩擦或存在阻力。17、答案：(3)mgx=(M+m)(4)9.68解析：(3)滑块通过两光电门的瞬时速度分别为v1=、v2=,则系统重力势能的减小量Ep=mgx,系统动能的增加量Ek=(M+m)(-)=(M+m)d2,所以验证机械能守恒定律的关系式为mgx=(M+m)。(4)根据(3)中关系式整理得=+,则k= ms-2,解得g=9.68 m/s2。学科网（北京）股份有限公司