【优化方案】2012浙江高考物理总复习-第5章-实验六验证机械能守恒定律知能优化演练-大纲人教版.doc

验证机械能守恒定律

1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要测出的量有(　　)
A．重锤的质量
B．重力加速度
C．重锤下落的高度
D．与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度
解析：选C.由机械能守恒定律列方程，等式两边都有质量可消去，故不用测质量，只需测重锤下落高度，计算出对应点的速度，故选C.
2．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，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．纸带下落和打点不同步会造成较大误差
解析：选BD.从需要验证的关系式ghn＝看，与质量无关，A错误．当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误．纸带先下落而后打点．此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D正确．
3．关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是(　　)
A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小
B．称出重锤的质量，是不可缺少的步骤
C．纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm，无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大
D．处理打完点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法
解析：选D.A选项中，没有考虑纸带过短，长度测量的相对误差增大，故A错误；由mv2＝mgh知，只需验证v2＝gh即可，不必测重锤质量，故B错；对C项中的纸带，可选点迹清晰的距离合适的任两点(M、N)，通过计算ΔEk＝mv－mv与mghMN比较，实验误差不一定大，故C错；由于自由落体加速度较大，因此除去第1、2两点距离可能很小，其他相邻两点间的距离均大于或远大于2 mm，用毫米刻度尺测量完全可以，不必采用“计数点”法，故D正确．
4.(2010年高考安徽理综卷)利用图5－6－5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：

图5－6－5

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v＝gt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v＝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h＝计算出高度h.
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)
解析：在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做g，只能把它当做未知的定值，所以正确方案只有d项．
答案：d
5.(2010年高考课标全国卷)图5－6－6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、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：

图5－6－6

(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)
A．米尺
B．秒表
C．0～12 V的直流电源
D．0～12 V的交流电源
(2)实验中误差产生的原因有________________________
________________________________________________________________________.(写出两个原因)
解析：(1)打点计时器需要交流电源，测量高度h和纸带上计数点之间的距离需要米尺．所以选A、D.
(2)此实验主要误差来源有两方面：①摩擦阻力；②测量误差．
答案：(1)AD
(2)纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差．
6.(2011年广东惠州调研)如图5－6－7所示，是用落体法“验证机械能守恒定律”的实验装置，请回答下列问题：

图5－6－7

(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为________．
A．打点计时器(含纸带)；
B．重锤；
C．天平；
D．毫米刻度尺；
E．秒表．
(2)实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使重锤获得的动能往往________它所减小的重力势能(填“大于”、“小于”或“等于”)．
(3)如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2－h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，该直线的斜率是________．
解析：(1)验证机械能守恒定律时，只需验证v2与gh近似相等，故无需测量重锤质量，用打点计时器可以测量重锤下落高度即下落的时间，故无需秒表，正确选项为ABD；
(2)由于重锤下落过程中有部分重力势能转化为克服摩擦力做功而产生的热，故重锤获得的动能稍小于减小的重力势能；
(3)由v2＝gh可知，以v2为纵轴，h为横轴，所绘图线的斜率为重力加速度g.
答案：(1)ABD　(2)小于　(3)重力加速度
7．(2011年金华模拟)用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：
(1)运用公式＝mgh对实验条件的要求是________，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近________．
(2)若实验中所用重物的质量m＝1 kg.打点纸带如图5－6－8所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录B点时，重物速度vB＝___重物动能Ek＝________，从开始下落起至B点时重物的重力势能减少量是________，由此可得出的结论是________________________________．(g取9.8 m/s2)

图5－6－8
(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴、以h为横轴画出的图象应是如图5－6－9中的________．

图5－6－9
解析：(1)物体自由下落时，在0.02 s内的位移应为
h＝gT2＝×9.8×(0.02)2 m≈2 mm.
所以对实验条件的要求是打第一个点时重物的初速度为零．
(2)vB＝＝ m/s＝0.59 m/s.
此时重物的动能为Ek＝mv＝×1×(0.59)2 J≈0.17 J.
重物的重力势能减少量为
ΔEp＝mgh＝1×9.8×17.6×10－3 J≈0.17 J.
故机械能守恒．
(3)由机械能守恒定律可知，mgh＝mv2，即验证机械能守恒定律成立，只需验证v2＝gh即可．如以纵坐标为、横坐标为h，则图象应为过原点，且斜率为g的直线，故C图正确．
答案：(1)打第一个点时重物的初速度为零　2 mm
(2)0.59 m/s　0.17 J　0.17 J　机械能守恒　(3)C
8．利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时，先非常仔细地把导轨调成水平，然后依图5－6－10所示用垫块把导轨一端垫高H，滑块m上面装l＝3 cm的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下，测出它通过电门G1和G2时的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2这段过程中动能的增加量ΔEk＝m(v－v)，再算出重力势能的减少量ΔEp＝mgh，比较ΔEk与ΔEp的大小，便可验证机械能是否守恒．

图5－6－10
(1)滑块的速度v1、v2如何求出？滑块通过G1时的高度h如何求出？
(2)若测得图中L＝1 m，x＝0.5 m，H＝20 cm，m＝500 g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10－2 s和2.0×10－2 s，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，试判断机械能是否守恒．
解析：(1)因为挡光框的宽度很小l＝3 cm而滑块通过电门的时间极短，故可以认为滑块通过电门时做匀速运动，则通过两电门时的平均速度就等于通过G1和G2两位置的瞬时速度，v1＝，v2＝；由相似原理可知＝，可求得h＝x，H、L、x都是事先设定的．
(2)v1＝＝ m/s＝0.6 m/s.
v2＝＝ m/s＝1.5 m/s，
h＝x＝×0.5 m＝0.1 m
动能增加量ΔEk＝m(v－v)
＝×0.5×(1.52－0.62)J≈0.473 J.
重力势能减少量ΔEp＝mgh＝0.5×9.80×0.1 J＝0.490 J，
在误差允许的范围内可认为机械能守恒．
答案：见解析
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