【高考领航】上海市2014高考物理总复习-5-6-实验(六)验证机械能守恒定律练习-.doc

"【高考领航】上海市2014高考物理总复习 5-6 实验(六)验证机械能守恒定律练习 "
1．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：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．
答案：BD
2．右图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：
(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)打点计时器使用的电源为交流电源，故应选取0～12 V的交流电源，D正确；利用米尺测量纸带上各点间的距离，A正确．本实验中利用打点计时器作为计时工具，所以不需要秒表，B错误．
(2)实验误差的来源主要是由于纸带在下滑的过程中需要克服摩擦力做功，以及用米尺测量数据时读数有误差．
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．
3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，
查得当地重力加速度g＝9.80 m/s2，测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如下图所示)，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于______J，动能的增加量等于______J(取三位有效数字)．

解析：根据测量数据，重物从O点运动到C点下落的高度h＝0.777 6 m，故重力势能减少量
ΔEp＝mgh＝1.00×9.80×0.777 6 J＝7.62 J
重物动能的增加量
ΔEk＝mv－mv
根据实验情况，重物在O点的速度v0＝0，C点的速度vC等于重物从B点到D点这一段时间Δt＝2× s内的平均速度．由实验数据可得
vC＝＝m/s＝3.887 5 m/s
重物的动能增加量
ΔEk＝mv＝×1.00×3.887 52J＝7.56 J.
答案：7.62　7.56
4．利用图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：
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．如图所示，两个质量分别为m1和m2的小物块A和B，分别系在一
条跨过定滑轮的软绳
两端，已知m1＞m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．
(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有________．(填入选项前的编号)
①物块的质量m1、m2；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；
④绳子的长度．
(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出了以下建议．
①绳的质量要轻；
②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；
③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
④两个物块的质量之差要尽可能小．
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是________．(填入选项前的编号)
(3)与出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：______________
_________________________________
解析：(1)通过连接在一起的A、B两物块验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连接在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B速度大小总是相等的，故不需要测量绳子的长度和B上升的距离及时间．
(2)如果绳子质量不能忽略，则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物体的速度有差别，也会为计算系统的动能带来误差；绳子长度和两个物块质量差应适当．
(3)多次测量取平均值可减少测量误差；选取的绳子受力后相对伸长量尽量小，可提高测量高度的准确度．
答案：(1)①②或①③
(2)①③
(3)对同一高度进行多次测量取平均值；或选取受力后相对伸长量尽量小的绳
6．(2011·高考海南卷)现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图所示：水平桌面上
固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t.用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图：

(1)若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为______，动能的增加量可表示为________．若在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为＝________.
(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的s与t值．结果如下表所示：

1
2
3
4
5
s(m)
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
t(ms)
8.22
7.17
6.44
5.85
5.43
1/t2(104s－2)
1.48
1.95
2.41
2.92
3.39
以s为横坐标，为纵坐标，在如图位置的坐标纸中描出第1个和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k＝________×104 m－1·s－2(结果保留三位有效数字)．
解析：(1)设滑块运动到B点时下降高度为h′，此时砝码上升的高度为s，
由几何关系可知h′＝，
故系统减少的重力势能为Ep＝Mgh′－mgs＝.
由于系统从静止开始运动，运动至B点时的速度vB＝，
故动能的增加量
ΔEk＝(M＋m)v＝.
由ΔEp＝ΔEk可解得＝s.
(2)描点及作直线见图．

在图中直线上取相距较远的两点，读出两点坐标，由k＝可得k＝2.40×104m－1·s－2.
答案：(1)　　
(2)2.40　描点与作图见解析
5