高中一輪物理練習(xí) 第五章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1、第五章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1如圖實(shí)6所示是用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)得到的一條紙帶，我們選N點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律下面舉出一些計(jì)算打N點(diǎn)時(shí)紙帶下落速度的方法，其中正確的是(T為打點(diǎn)周期 (圖實(shí)6AN點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vNgnTBN點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vNg(n1TCvNDvN解析：物體下落的實(shí)際加速度小于g，不能采用公式vgt計(jì)算打N點(diǎn)時(shí)紙帶下落速度，N點(diǎn)的速度為sn和sn1段的平均速度，vN，C項(xiàng)正確答案：C2在用圖實(shí)7所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)的以下說法中正確的是 (圖實(shí)7A必須用秒表測出重物下落的時(shí)間B實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，注意手提著紙帶使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

2、電源，然后松開紙帶C如果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢能有一部分消耗在紙帶摩擦上，就會造成重力勢能的變化小于動能的變化D驗(yàn)證時(shí)，可以不測量重物的質(zhì)量或重力解析：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不需要測時(shí)間，A錯誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不豎直，重物下落時(shí)，其重力勢能有一部分消耗在紙帶摩擦上，造成重力勢能的減少量大于動能的增加量，C錯誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)，為節(jié)約紙帶，便于測量，應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，應(yīng)先通電后放手，B正確；因?yàn)閯幽芎蛣菽鼙磉_(dá)式中都含有質(zhì)量，可以消去，故不需測質(zhì)量，D正確答案：BD3(2010·廣州模擬“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖實(shí)8所示的甲或乙方案來進(jìn)行甲方案為用自由落體實(shí)驗(yàn)

3、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，乙方案為用斜面小車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律圖實(shí)8(1比較這兩種方案，_(填“甲”或“乙”方案好一些，理由是_(2圖丙所示是該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，測得每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，已知每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T0.1 s物體運(yùn)動的加速度a_；該紙帶是采用_(填“甲”或“乙”實(shí)驗(yàn)方案得到的簡要寫出判斷依據(jù)_解析：(1機(jī)械能守恒的前提是只有重力做功，實(shí)際操作的方案中應(yīng)該使摩擦力越小越好故甲方案好一些(2a4.8 m/s2因a遠(yuǎn)小于g，故為斜面上小車下滑的加速度所以該紙帶采用圖乙所示的實(shí)驗(yàn)方案答案：(1甲因?yàn)檫@個(gè)方案摩擦阻力小，誤差小，操作方便，所用實(shí)驗(yàn)器材少(24.8 m/s2

4、(4.7 m/s24.9 m/s2乙因?yàn)槲矬w運(yùn)動的加速度比重力加速度小得多4.(2010·南通模擬用如圖實(shí)9所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，有交流(頻率為50 Hz和直流兩種輸出重錘從高處由靜止開始落下，拖動紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1一同學(xué)按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：A用天平測量出重錘的質(zhì)量；B按圖示的裝置安裝器件；C將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；D先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；E先斷開電源，換用紙帶，重復(fù)步驟D；F選取合適的紙帶；G測量所選紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；H根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘

5、下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能(1指出其中沒有必要進(jìn)行的步驟是_；操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是_(2利用這個(gè)裝置也可以測量重錘加速度的數(shù)值這位同學(xué)打出的紙帶如圖實(shí)10所示，A點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn)，0、1、2、3、4、5、6為連續(xù)的點(diǎn)，現(xiàn)測得s1、 s2、s3、s4、s5、s6分別為4.03 cm、4.42 cm、4.80 cm、5.18 cm、5.57 cm、5.95 cm，請你根據(jù)這條紙帶推算此落體過程的加速度a為_ m/s2.(保留三位有效數(shù)字圖實(shí)10(3某同學(xué)根據(jù)第(2問求得的加速度數(shù)值計(jì)算重力勢能的變化量Ep，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律試分析其合理性_.解析：(1步驟A是不必要的，由此實(shí)驗(yàn)中所

6、需驗(yàn)證的式子mghmv2知只需要驗(yàn)證ghv2成立即可C步驟是不恰當(dāng)?shù)?，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是交流電源(2由逐差法有a9.58 m/s2(3計(jì)算重力勢能的變化量時(shí)，應(yīng)采用當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊臄?shù)值，而測出的加速度因阻力的影響比當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎灯〔缓侠泶鸢福?1AC(29.58(3見解析5利用氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，先非常仔細(xì)地把導(dǎo)軌調(diào)成水平，然后依圖實(shí)11所示用墊塊把導(dǎo)軌一端墊高H，滑塊m上面裝l3 cm的擋光框，使它由軌道上端任一處滑下，測出它通過電門G1和G2時(shí)的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2這段過程中動能的增加量Ekm(v22v12，再算出重力勢能的減少量Epmgh，比

7、較Ek與Ep的大小，便可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒圖實(shí)11(1滑塊的速度v1、v2如何求出？滑塊通過G1時(shí)的高度h如何求出？(2若測得圖中L1 m，s0.5 m，H20 cm，m500 g，滑塊通過G1和G2的時(shí)間分別為5.0×102s和2.0×102s，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.80 m/s2，試判斷機(jī)械能是否守恒解析：(1因?yàn)閾豕饪虻膶挾群苄3 cm，而滑塊通過電門的時(shí)間極短，故可以認(rèn)為滑塊通過電門時(shí)做勻速運(yùn)動，則通過兩電門時(shí)的平均速度就等于通過G1和G2兩位置的瞬時(shí)速度，v1，v2；由相似原理可知，便可求得hs，H、L、s都是事先設(shè)定的(2v1 m/s0.6 m/s，v2 m/s

8、1.5 m/s，hs×0.5 m0.1 m動能增加量Ekm(v22v12×0.5×(1.520.62 J0.473 J.重力勢能減少量Epmgh0.5×9.80×0.1 J0.490 J，在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為機(jī)械能守恒答案：見解析6(2010·海安調(diào)研如圖實(shí)12所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00 kg的圓柱棒替代紙帶和重物；蘸有顏料的毛筆固定在電動機(jī)的飛輪上并隨之勻速轉(zhuǎn)動，以替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號，如圖實(shí)13所示設(shè)毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動，測得記號之間的距離依次為26

9、.0 mm、50.0 mm、74.0 mm、98.0 mm、122.0 mm、146.0 mm，由此可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律已知電動機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200 r/min”字樣根據(jù)以上內(nèi)容回答下列問題：圖實(shí)13(1毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔T_s.(2根據(jù)圖實(shí)13所給的數(shù)據(jù)可知：毛筆畫下記號“3”時(shí)，圓柱棒下落的速度v3_m/s；畫下記號“6”時(shí)，圓柱棒下落的速度v6_m/s；在毛筆畫下記號“3”到畫下記號“6”的這段時(shí)間內(nèi)，棒的動能的增加量為_J，重力勢能的減少量為_J由此可得出的結(jié)論是_(g9.8 m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字解析：(1由于電動機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200 r/min”字樣，所以電動機(jī)

10、的轉(zhuǎn)動周期為Ts0.05 s.(2毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔為0.05 s根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度，則畫記號“3”時(shí)，圓柱棒下落的速度為v3 m/s1.24 m/s，同理可求得畫記號“6”時(shí)，圓柱棒下落的速度v62.68 m/s.由此可得棒的動能的增加量為Ekmv62mv322.82 J，重力勢能的減少量為Epmg(h6h32.88 J根據(jù)求得的數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，圓柱棒在下落過程中機(jī)械能守恒答案：(10.05(21.242.682.822.88在誤差允許的范圍內(nèi)圓柱棒在下落過程中機(jī)械能守恒7(2010·南京調(diào)研某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖實(shí)14所示裝置驗(yàn)證機(jī)

11、械能守恒定律讓一個(gè)擺球由靜止開始從A位置擺到B位置，若不考慮空氣阻力，小球的機(jī)械能應(yīng)該守恒，即mv2mgh.直接測量擺球到達(dá)B點(diǎn)的速度v比較困難現(xiàn)讓小球在B點(diǎn)處脫離懸線做平拋運(yùn)動，利用平拋的特性來間接地測出v.如圖實(shí)14所示，懸點(diǎn)正下方P點(diǎn)處放有水平放置的熾熱的電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷，小p 球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動在地面上放上白紙，上面覆蓋著復(fù)寫紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時(shí)，會在下面白紙上留下痕跡用重垂線確定出A、B點(diǎn)的投影點(diǎn)N、M.重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次(小球每一次都從同一點(diǎn)由靜止釋放，球的落點(diǎn)痕跡如圖實(shí)15所示，圖中米尺水平放置，零刻度線與M點(diǎn)對齊用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B兩點(diǎn)的豎直距離，再量出M、C之間的距離s，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律已知重力加速度為g，小球的質(zhì)量為m.圖實(shí)14圖實(shí)15(1根據(jù)圖實(shí)14可以確定小球平拋時(shí)的水平射程為_cm；(2用題中所給字母表示出小球平拋時(shí)的初速度v0_；(3用測出的物理量表示出小球從A到B過程中，重力勢能的減少量Ep_，動能的增加量Ek_