[高考领航]安徽省高考物理总复习 实验(7)验证机械能守恒定律练习 doc

【高考领航】安徽省2014高考物理总复习 实验（7）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不会造成较大误差

v2n

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，

2

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错误． 答案：B

2．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

1

解析：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

2

1

＝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

2112

选点迹清晰的距离合适的任两点(M、N)，通过计算ΔEk＝mv2N－mvM与mghMN比较，22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．

答案：D

3．有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做

“验证机械能守恒定律”实验时打出的．为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点 迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3.请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2)( ) A．61.0 mm 65.8 mm 70.7 mm B．41.2 mm 45.1 mm 53.0 mm C．49.6 mm 53.5 mm 57.3 mm D．60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm

解析：验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02 s内的位移增加

量为Δs＝gT2＝9.791×0.022≈3.9 (mm)，只有C符合要求，故选C. 答案：C

4．利用下图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：

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＝2gh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

v2

速度，测算出瞬时速度v，并通过h＝计算出高度h.

2g

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．(2013·平顶山模拟)用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守

恒，m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图中给出的是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻 两计

数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知m1＝50 g、m2 ＝150 g，则(g取9.8 m/s2，所有结果均保留三位有效数字)

(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝________m/s；

(2)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝________J，系统势能的减少量ΔEp＝

________J，由此得出的结论是_____________________________________________ ________________________________________________________________________； 1

(3)若某同学作出v2－h图象如图，则当地的实际重力加速度g

2

＝________m/s2.

h45＋h560.2160＋0.2640

解析：(1)v5＝＝ m/s

2T2×0.1＝2.40 m/s.

(2)在打点0～5过程中系统动能的增量 12＝0.576 J ΔEk＝(m1＋m2)v5

2系统势能的减少量

ΔEp＝m2gh05－m1gh05＝0.588 J

由此得出：在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒．

115.82

(3)由mgh＝mv2可知，v2－h图象的斜率为当地重力加速度g，由图可知，g＝ m/s2

220.60

＝9.70 m/s2

答案：(1)2.40 (2)0.576 0.588 结论见解析 (3)9.70

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

滑块通过B

宽度，s表示A、B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作 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11

在运动过程中机械能守恒，2与s的关系式为2＝________.

tt

(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：

s(m) t(ms) 1/t2(104s2) －1 0.600 8.22 1.48 2 0.800 7.17 1.95 3 1.000 6.44 2.41 4 1.200 5.85 2.92 5 1.400 5.43 3.39 1以s为横坐标，2为纵坐标，在坐标纸中描出第1和第5

t

个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k＝______×104 m1·s2(保留3位有效数字)．由测得的h、1

d、b、M和m数值可以计算出2－s直线的斜率k0，将k

t和k0进行比较，若其差值在实验允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律．

解析：(1)滑块和遮光片的重力势能减少，砝码的重力势

能增加，所以系统的重力势能减少的量为 Mgsh

ΔEp＝Mgssin θ－mgs＝－mgs；

db

滑块运动到光电门时的速度为v＝，

t所以系统的动能增加量为 ?M＋m?b21

ΔEk＝(M＋m)v2＝.

22t2若机械能守恒，则有 ?M＋m?b2Mgsh

－mgs＝， d2t212g?Mh－md?解得2＝s. 2t?M＋m?db

－

－

(2)如图所示．

由图象可求得斜率 1Δ2t

k＝＝2.43×104 m－1·s－2

Δs

?M＋m?b22g?Mh－md?Mgsh

答案：(1)－mgs s

d2t2?M＋m?db2(2)见解析图 2.43