人教版 (新课标)必修29.实验：验证机械能守恒定律测试题

这是一份人教版 (新课标)必修29.实验：验证机械能守恒定律测试题，共8页。试卷主要包含了02 s内所下落的高度为，8×0等内容，欢迎下载使用。

A.秒表 B.刻度尺
C.天平 D.打点计时器
解析：选BD.实验中需要测量纸带上两点间的距离，故B对；需要利用打点计时器打点，故D对；不需要测质量，故C错；不需要用秒表测时间，故A错.
2.为测量速度及高度而选择纸带时，较为理想的纸带具备的特点是（ ）
A.点迹小而清晰的
B.点迹粗的
C.第一、二点距离接近2 mm的
D.纸带长度较长的（60~80 cm）
解析：选ACD.点迹小而清晰的纸带在测量时产生的误差小，计算结果准确，所以A对，B错；根据实验需验证的关系是mgh=mv2，其中h应是从静止开始下落的高度，而重物从静止开始下落的第一个0.02 s（打点时间间隔）内所下落的高度为
h1=gt21=×9.8×0.022 m≈0.002 m=2 mm.
因此，纸带上第一、二两点间的距离接近2 mm，表示在打第一个点的瞬时重物开始下落，C对；在用直尺量取计数点间距时，距离越大，读数的相对误差越小，故D对.
3.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
解析：选B.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，D错误.
4.在验证机械能守恒定律的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，则结果（ ）
A.mgh>(1/2)mv2 B.mgh<(1/2)mv2
C.mgh=(1/2)mv2 D.以上都有可能
解析：选A.由于纸带受的阻力较大，故克服摩擦力做的功不能忽略.重物下落时减少的重力势能除转化为动能外，还有一部分转化为内能，故mgh＞(1/2)mv2.
5.图7-9-5是该实验中得到的一条较理想的纸带，O点是打上去的第1个点，有关长度在图中已标明.选取N点验证机械能守恒定律，下面列举的计算打N点时重锤速度的计算方法正确的是（ ）
图7-9-5
A. B.
C. D.
解析：选CD.根据匀变速直线运动的物体，一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得.
6.（2010年湖南师大附中高一期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中，不需测量或计算的物理量是（ ）
A.下落高度 B.瞬时速度
C.重物质量 D.时间
答案：C
7.某同学做“验证机械能守恒定律”的实验时，不慎将选好纸带的前面一部分破坏了，剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出并标在图7-9-6上.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.70 m/s2，利用这段纸带能否验证机械能守恒定律？如何验证？
图7-9-6
解析：能利用这段纸带验证机械能守恒定律.方法是：以重物从3号点运动到6号点为研究过程，物体对应于3、6两点的速度分别为
v3=x24/2T=[（2.11+2.49）×10-2]/（2×0.02）m/s=1.15 m/s
v6=x57/2T=[（3.26+3.65）×10-2]/2×0.02m/s=1.73 m/s
重物从3号点运动到6号点动能的增加量为
ΔEk=1/2mv26-1/2mv23
=1/2m×1.732J-1/2m×1.152J≈0.835m J
重物从3号点运动到6号点重力势能的减少量为
ΔEp=mgh36=m×9.70×（2.49+2.89+3.26）×10-2 J
≈0.838m J
比较ΔEk和ΔEp可知，重物动能的增加量近似等于重力势能的减少量，从而验证了机械能守恒定律.
答案：见解析
8.用如图7-9-7所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，有交流（频率为50 Hz）和直流两种输出.重锤从高处由静止开始落下，拖动纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.
图7-9-7
（1）一同学按如下步骤进行实验：
A.用天平测量出重锤的质量；
B.按图示的装置安装器件；
C.将打点计时器接到电源的直流输出端上；
D.先接通电源，后释放悬挂纸带的夹子，打出一条纸带；
E.换用纸带，重复步骤D；
F.选取合适的纸带；
G.测量所选纸带上某些点之间的距离；
H.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
指出其中没有必要进行的步骤是_________；操作不恰当的步骤是_________.
（2）利用这个装置也可以测量重锤加速度的数值.这位同学打出的纸带如图7-9-8所示，A点为打下的第一个点，0、1、2、3、4、5、6为连续的计数点，现测得s1、s2、s3、s4、s5、s6分别为4.03 cm、4.42 cm、4.80 cm、5.18 cm、5.57 cm、5.95 cm，请你根据这条纸带推算此落体过程的加速度a为________m/s2.（保留三位有效数字）
图7-9-8
（3）某同学根据第（2）问求得的加速度数值计算重力势能的变化量ΔEp，验证机械能守恒定律.试分析其合理性.
解析：（1）步骤A是不必要的，由此实验中所需验证的式子mgh=(1/2)mv2知只需要验证gh=(1/2)v2成立即可，C步骤是不恰当的，打点计时器的工作电源是交流电源.
（2）由逐差法有a=[（s6+s5+s4）-（s1+s2+s3）]/9T2=9.58 m/s2.
（3）不合理.计算重力势能的变化量时，应采用当地的重力加速度的数值，而测出的加速度因阻力的影响比当地的重力加速度值偏小.
答案：（1）AC（2）9.58（3）见解析
9.（2010年郑州质量检测）在如图7-9-9甲所示的光电计时器中，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间.

甲 乙
图7-9-9
现利用图乙所示装置验证机械能守恒定律.图中PQ是固定的光滑斜面，斜面的倾角为θ=30°,1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10-2s和2.00×10-2 s.已知滑块质量为m=2.00 kg，滑块沿斜面方向的宽度为d=5.00 cm，光电门1和2之间的距离为L=0.540 m,g=9.80 m/s2，设滑块经过光电门的速度为其平均速度.
（1）滑块通过光电门1时的速度v1______=m/s,通过光电门2时的速度v2=_________m/s.
（2）滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_____J，重力势能的减少量为_________J.由此可得出的结论是_________.
解析：（1）由题意知，滑块经过光电门时的速度为其平均速度，所以滑块通过光电门1时的速度
v1=( d/t1) =[(5.00×10-2)/( 5.00×10-2)]m /s=1.00 m/s,
通过光电门2时的速度
v2=( d/t2) =[(5.00×10-2)/( 2.00×10-2)]m/s=2.50 m/s.
（2）滑块通过光电门1和2之间的动能增加量ΔEk=(1/2)mv22-(1/2)mv21=5.25 J,重力势能的减少量ΔEp=mgΔh=mgLsinθ=5.29 J，可得出的结论是：在误差允许的范围内，该过程中机械能守恒.
答案：（1）1.00 2.50（2）5.25 5.29 见解析