物理粤教版 (2019)第六节 验证机械能守恒定律达标测试

这是一份物理粤教版 (2019)第六节 验证机械能守恒定律达标测试，共4页。试卷主要包含了58＋4，39，00×10－2,5，80 m/s2，02 s，代入数据解得vB＝3，61m，mghB≈7等内容，欢迎下载使用。

A．实验需要的器材包含秒表
B．打点计时器应接直流电源
C．实验时应先释放纸带，再接通打点计时器的电源
D．纸带和打点计时器之间的阻力会带来误差
解析：选D 打点计时器是一个可以计时的仪器，则实验过程中不需要秒表，故A错误；打点计时器应接交流电源，故B错误；实验时应先接通打点计时器的电源，再释放纸带，故C错误；纸带和打点计时器之间的阻力会带来误差，故D正确。
2．[多选]下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差与操作正误的说法中，正确的是( )
A．重锤的质量称量不准会造成较大的误差
B．重锤选用质量大些、体积小些的，有利于减小误差
C．重锤选用质量小些、体积大些的，有利于减小误差
D．先松开纸带让重物下落，再让打点计时器工作，会造成较大差错
解析：选BD 在“验证机械能守恒定律”实验中，我们只需比较gh与eq \f(1,2)v2的值即可验证机械能守恒定律是否成立，与重锤的质量无关，选项A错误；若重锤选用质量大些、体积小些的，则在重锤下落过程中，空气阻力可忽略不计，有利于减小相对误差，选项B正确，C错误；先松开纸带再打点，此时纸带上打第一个点的初速度已不为零，即打第一个点时已有了初动能，重锤动能的增加量比重锤重力势能的减少量大，产生错误，选项D正确。
3．做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材是图中的____________(填字母)。
某同学在实验过程中，①在重锤的正下方地面铺海绵；②调整打点计时器的两个限位孔连线为竖直；③重复多次实验。以上操作可减小实验误差的是________(填序号)。
解析：需要选取的器材是重锤和刻度尺，故选B、D；能减小实验误差的操作是②③。
答案：BD ②③
4．在“验证机械能守恒定律”实验中，得到一条纸带，取连续打出的点A、B、C、D作为计数点，各点间的距离如图所示。若打点计时器所用电源频率为50 Hz，则打C点时纸带运动的速度为______ m/s。(结果保留3位有效数字)
解析：vC＝eq \f(4.58＋4.97×10－2,2×0.02) m/s≈2.39 m/s。
答案：2.39
5．利用图示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。
A．动能变化量与势能变化量
B．速度变化量和势能变化量
C．速度变化量和高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是________。
A．已知频率的交流电源 B．刻度尺
C．天平(含砝码) D．停表
解析：(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，故A正确。
(2)打点计时器使用交流电源，实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺。实验中验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平，打点计时器可以知道时间，故不需要停表，故A、B正确。
答案：(1)A (2)AB
6.现利用如图所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为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5.00×10－2 s、2.00×10－2 s。已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度。
(1)滑块经过光电门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。
解析：(1)v1＝eq \f(L,t1)＝eq \f(5.00×10－2,5.00×10－2) m/s＝1.00 m/s。
v2＝eq \f(L,t2)＝eq \f(5.00×10－2,2.00×10－2) m/s＝2.50 m/s。
(2)动能增加量
ΔEk＝eq \f(1,2)×2.00×(2.502－1.002)J＝5.25 J，
重力势能的减少量：
ΔEp＝2.00×9.80×0.54×sin 30° J＝5.29 J。
答案：(1)1.00 2.50 (2)5.25 5.29
7．某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地重力加速度为g＝9.80 m/s2。实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示。纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值。回答下列问题：(结果保留3位有效数字)
(1)打点计时器打B点时，重物速度的大小vB＝______ m/s。
(2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据。
解析：(1)由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知vB＝eq \f(hC－hA,2T)，由电源频率为50 Hz可知T＝0.02 s，代入数据解得vB＝3.90 m/s。
(2)本实验是利用自由落体运动验证机械能守恒定律，只要在误差允许范围内，重物重力势能的减少量等于其动能的增加量，即可验证机械能守恒定律。选B点分析，由于eq \f(1,2)mvB2≈7.61m，mghB≈7.70m，故该同学的实验结果近似验证了机械能守恒定律。
答案：(1)3.90 (2)验证了机械能守恒定律 依据为eq \f(vB2,2)≈7.61(m/s)2，ghB≈7.70(m/s)2，因为eq \f(1,2)mvB2≈mghB，近似验证了机械能守恒定律。
8．某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm。已知打点计时器工作频率为50 Hz，重物质量为m，重力加速度g取 9.8 m/s2。
(1)在打计时点2时重物的速度v2＝______，在打计时点5时重物的速度v5＝________，从打计时点2到打计时点5的过程中重物的动能增加量ΔEk＝__________，重力势能减少量ΔEp＝________。
(2)比较得ΔEk________(选填“大于”“等于”或“小于”)ΔEp，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)根据实验判断下列图像正确的是(其中ΔEk表示重物动能的变化，Δh表示重物下落的高度)________。
解析：(1)利用匀变速直线运动的推论得：v2＝eq \f(s13,2T)＝eq \f(0.028＋0.032,2×0.02) m/s＝1.50 m/s；v5＝eq \f(0.040＋0.043,2×0.02) m/s＝2.075 m/s; 此过程中动能增加量ΔEk＝eq \f(1,2)mv52－eq \f(1,2)mv22＝1.03m J；重力势能减少量ΔEp＝mgh＝m×9.8×(0.032＋0.036＋0.04)J＝1.06m J。
(2)比较得ΔEk小于ΔEp；原因是实验中重物要克服阻力做功。
(3)根据机械能守恒：ΔEk＝mgΔh，则ΔEk－Δh图线为过原点的直线，故选C。
答案：(1)1.50 m/s 2.075 m/s 1.03m J 1.06m J
(2)小于 实验中重物要克服阻力做功 (3)C