人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律巩固练习

这是一份人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律巩固练习，共5页。试卷主要包含了30 mm，98，43，31，92，02，68等内容，欢迎下载使用。

1.(2023·盐城市第一中学高一期中)某同学利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)实验中除带夹子的重物、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．直流电源 B．刻度尺
C．天平(含砝码) D．秒表
(2)实验中，需先接通电源，再由静止开始释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。O为起始点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图。已知重物质量m＝1.00 kg，重力加速度g＝9.80 m/s2，打点计时器打点的周期为T＝0.02 s，那么打点计时器打下点B时，重物的速度vB＝________ m/s；重物从O点运动到B点，重力势能减少量为________ J。(结果均保留三位有效数字)
(3)上述实验数据显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，分析产生误差的原因：________________________________________________________________________
(写一条即可)。
(4)该同学根据纸带算出了其他各点对应的瞬时速度，测出与此相对应的重物下落高度h，以h为纵坐标，以v2为横坐标，建立坐标系，作出h－v2图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，得到的h－v2图像的斜率为k，如图丙所示，可求得当地的重力加速度g＝________。
2．(2022·阜宁中学高一期中改编)实验小组用自由落体法验证机械能守恒定律，实验装置如图。
(1)下列操作或分析中正确的有________；
A．实验中应选取密度大、体积小的重锤
B．可以用v＝gt或v＝eq \r(2gh)计算某点的速度
(2)实验中，小明同学选出一条清晰的纸带如图所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。
已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重锤的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重锤的重力势能减少了ΔEp减＝________，重锤动能的增加量为ΔEk＝________；很多实验结果显示，重力势能的减少量略________(填“大于”或“小于”)动能的增加量，原因是________。
(3)小华同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v以及v2，根据下表中数据在图中作出v2－h图像如图所示；
依据小华同学处理数据的方法，实验需要验证的机械能守恒的表达式为________，因此小华同学根据图像验证机械能守恒的依据是求出图像的斜率是否近似为________。
3．(2023·河北高一期中)实验小组用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验，框架上装有两个光电门，光电门1可上下移动、光电门2固定；框架的竖直部分贴有长度有限的刻度尺，零刻度线在上端，可直接读出光电门1、2到零刻度线的距离x1、x2；框架水平部分安装了电磁铁，将质量为m的小铁球吸住，小铁球刚好处于零刻度线位置。一断电，小铁球就由静止释放，先后经过两个光电门时，与光电门连接的传感器即可测出其通过两个光电门的时间分别为t1和t2。多次改变光电门1的位置，得到多组数据。已知当地重力加速度为g。
(1)已知小铁球的直径为d，当小铁球经过光电门时光电门记录下小铁球经过光电门的时间为t，则小铁球通过光电门的速度为v＝________。
(2)若选择刻度尺的0刻度所在高度为零势能面，则小铁球经过光电门1时的机械能表达式为________(用x1、x2、m、v1、v2、d和g表示)。
(3)建立以eq \f(1,t22)－eq \f(1,t12)为纵轴、x2－x1为横轴的坐标系并描点连线，得出图线，如果图线为过原点的倾斜直线且斜率约为________(用d和g表示)，则可认为在误差允许范围内小铁球的机械能守恒。
4．(2022·九江市高一期末)小胡、小黄和小丁三位同学打算利用气垫导轨验证机械能守恒定律，如图甲是他们所用的实验装置示意图。已知光电计时器可以测出滑块的挡光片通过各光电门所用的时间，回答下列问题：
(1)小胡同学测出挡光片的宽度d，记录下挡光片先后通过光电门1和2所用的时间分别为t1和t2，并用刻度尺和重垂线测得光电门1和2的竖直高度差为h，已知重力加速度为g，则可以验证滑块沿气垫导轨下滑过程机械能守恒的表达式为________。
(2)小黄同学认为要想实验结果更理想，可以采取以下措施，这些措施中不必要的是________。
A．挡光片的宽度d适当小些
B．光电门1和2的竖直高度差h适当大些
C．滑块由静止释放的位置离光电门1适当远些
D．每次实验滑块都要从同一位置由静止释放
(3)小丁同学还想利用该实验数据得到当地的重力加速度g，但恰好光电门1坏了。他在实验中保持光电门1的位置不变，并使每次实验滑块都从同一位置由静止释放，改变h的大小(光电门2始终位于光电门1水平线以下)，记录挡光片通过光电门2的时间t，并作出eq \f(1,t2)－h图像，如图乙所示。可知滑块每次通过光电门1所用时间为________；当地的重力加速度g＝________(用图中a、b和题中d表示)。
5．利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置示意图如图所示。
(1)实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平。
②用游标卡尺测出挡光条的宽度l＝9.30 mm。
③由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s＝________ cm。
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。
⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2。
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。
(2)用表示直接测量量的字母写出下列物理量的表达式。
①滑块通过光电门1和光电门2时，瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________。
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2＝________。
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量ΔEp减＝________(重力加速度为g)。
(3)如果在实验误差允许的范围内，ΔEp减＝________，则可认为验证了机械能守恒定律。
6．(2022·西安市高一期末)为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图(a)装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b)，其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：
(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量ΔEp减＝________，动能的增加量ΔEk＝__________。(均用题中所给字母表示)
(2)观察图(b)中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：________。
(3)为减小实验误差，实验时应选用密度________(选填“较大”或“较小”)的小球。v/(m·s－1)
0.98
1.17
1.37
1.56
1.82
1.95
v2/(m2·s－2)
0.96
1.37
1.88
2.43
3.31
3.80
h/(×10－2m)
4.92
7.02
9.63
12.50
15.68
19.48