备考2018年高考物理一轮基础复习: 专题22 验证机械能守恒定律

试卷更新日期:2017-11-29 类型:一轮复习

一、单选题

  • 1. 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,这样会导致实验结果(   )
    A、mgh> 12mv2 B、mgh< 12mv2 C、mgh= 12mv2 D、以上均有可能
  • 2.

    如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置.关于这一实验,下列说法中正确的是(   )

    A、打点计时器应接直流电源 B、应先释放纸带,后接通电源打点 C、需使用秒表测出重物下落的时间 D、测出纸带上两点迹间的距离,可知重物相应的下落高度

二、多选题

  • 3.

    “验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示.一位同学在某次实验中,安装的打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,纸带通过时受到的阻力较大,那么,这种情况造成的结果是(   )

    A、重物减少的重力势能小于增加的动能 B、重物减少的重力势能大于增加的动能 C、重物的机械能逐渐减小 D、重物的机械能逐渐增大
  • 4. 对于利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中,下列说法正确的是.(   )

    A、本实验应选择体积较小、质量较大的重物,以便减小误差 B、本实验可以不测量重物的质量 C、必须先松开纸带后接通电源,以便减小误差 D、物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v,可以通过v= 2gh 计算
  • 5. 利用自由落体运动验证机械能守恒定律,就是看 12 mv n2 是否等于mghn . 下列说法中正确的是(  )
    A、打点计时器打初始O点时,物体的速度等于零 B、hn是点n到O的距离 C、m为重物的质量,需用天平称量 D、计算vn要用vn=gt,其中tn=(n﹣1)T

三、填空题

  • 6. 利用自由落体运动来验证机械能守恒定律的实验:

    若已知打点计时器的电源频率为50Hz,当地的重力加速度g=9.8m/s2 , 重物质量为mkg,实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,其中0为第一个点,A、B、C为另外3个连续点,根据图中数据可知,重物由0点运动到B点,重力势能减少量△EP=J;动能增加量△Ek=J,产生误差的主要原因是 . (图中长度单位:cm)

四、实验探究题

  • 7. 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1.00kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列点,如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带,O为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出).已知打点计时器每隔0.02s打一次点,当地的重力加速度为g=9.8m/s2 . 那么:

    (1)、纸带的端(选填“左”或“右”)与重物相连;
    (2)、根据图上所得的数据,应取图中O点和点来验证机械能守恒定律;
    (3)、从O点到所取点,重物重力势能减少量△Ep=  J,该所取点的速度大小为m/s;(结果取3位有效数字).
  • 8. 在《验证机械能守恒定律》的实验中,质量为m=1.00kg的重锤拖着纸带下落,在此过程中,打点计时器在纸带上打出一系列的点.在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E,如图所示.其中O为重锤开始下落时记录的点,各点到O点的距离分别是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.当地重力加速度g=9.8m/s2 . 本实验所用电源的频率f=50Hz.(结果保留三位有数数字)

    (1)、打点计时器打下点B时,重锤下落的速度vB=m/s,打点计时器打下点D时,重锤下落的速度vD=m/s.
    (2)、从打下点B到打下点D的过程中,重锤重力势能减小量△EP=J;重锤动能增加量△Ek=J.
  • 9. 利用如图1实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题.

    ①图2为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一点.分别测出若干连续点A、B、C…与 O点之间的距离h1、h2、h3….已知打点计时器的打点周期为T,重锤质量为m,重力加速度为g,可得重锤下落到B点时的速度大小为

    ②取打下O点时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep . 建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep , 根据以上数据在图3中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m,请计算图线Ⅱ的斜率k2=J/m(保留3位有效数字).重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为(用k1和k2表示).

  • 10. 在“验证机械能守恒定律”实验中:
    (1)、下列测量工具中必需的是      
    A、天平 B、弹簧测力计 C、刻度尺 D、秒表
    (2)、如图是实验中得到的一条纸带.已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地重力加速度g=9.80m/s2 , 测得所用重物的质量为1.00kg,纸带上所打第一个点O与相邻第二个点之间的距离接近2mm,A、B、C、D是连续打出的四个点,它们到O点的距离分别为OA=69.31cm,OB=76.80cm,OC=84.67cm,OD=92.93cm.则由以上数据可知,重物从打O点运动到打C点的过程中,重物重力势能的减小量等J,动能的增加量等于J.(结果都保留两位有效数字)

五、实验题

  • 11.

    用如图1所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落.

    (1)、除了图示的实验器材,下列实验器材中还必须使用的是       (填字母代号).

    A、交流电源 B、刻度尺 C、秒表 D、天平(带砝码)
    (2)、该实验中,需要测量物体由静止开始下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h,某同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案.

    以下方案中只有一种最合理,最合理的是       (填字母代号).

    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速度,测算出瞬时速度v,并通过h= v22g 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
    (3)、实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图2所示的一条纸带.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.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量△EP= , 动能的变化量△EK=

  • 12. 在“验证机械能守恒定律”的实验中:
    (1)、供实验选择的重物有以下四个,应选择:     
    A、质量为10g的砝码 B、质量为200g的木球 C、质量为50g的塑料球 D、质量为200g的铁球
    (2)、下列叙述正确的是       
    A、实验中应用秒表测出重物下落的时间 B、可用自由落体运动的规律计算重物的瞬时速度 C、因为是通过比较 mv22 和mgh是否相等来验证机械能是否守恒,故不需要测量重物的质量 D、释放重物前应手提纸带的上端,使纸带竖直通过限位孔
    (3)、质量m=1kg的物体自由下落,得到如图所示的纸带,相邻计数点间的时间间隔为0.04s,那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中,物体重力势能的减少量Ep=J,此过程中物体动能的增加量Ek=J.(g=9.8m/s2 , 保留三位有效数字)

  • 13.

    图1是“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图,以下列出了一些实验步骤:

    A.用天平测出重物和夹子的质量

    B.把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上,使两个限位孔在同一竖直面内

    C.把打点计时器接在交流电源上,电源开关处于断开状态

    D.将纸带穿过打点计时器的限位孔,上端用手提着,下端夹上系住重物的夹子,让重物靠近打点计时器,处于静止状态

    E.接通电源,待计时器打点稳定后释放纸带,之后再断开电源

    F.用秒表测出重物下落的时间

    G.更换纸带,重新进行两次实验

    (1)、对于本实验,以上不必要的两个步骤是

    图2为实验中打出的一条纸带,O为打出的第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出),打点计时器每隔0.02s打一个点.若重物的质量为0.5kg,当地重力加速度取g=9.8m/s2 , 由图乙所给的数据可算出(结果保留两位有效数字):

    ①从O点下落到B点的过程中,重力势能的减少量为J.

    ②打B点时重物的动能为J.

    (2)、试指出造成第(1)问中①②计算结果不等的原因是

  • 14. “验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示.

    (1)、该实验还需要用到的器材是     (填“A”或“B”);
    A、  刻度尺 B、  秒表
    (2)、实验中,释放纸带与接通电源的合理顺序应是      (填“A”或“B”)
    A、先释放纸带,再接通电源 B、先接通电源,再释放纸带
    (3)、实验中,为减小由于阻力带来的误差,所选重锤应是      (填“A”或“B”)
    A、体积小、质量大 B、质量小、体积大.
  • 15.

    如图1为验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图2所示,相邻记数点间的时间间隔为0.04s,长度单位是cm,g取9.8m/s2 . 则:

    (1)、在该实验中,下面叙述正确的是       

    A、应用天平称出重物的质量 B、应当选用点迹清晰,第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量 C、操作时应先放纸带,后接通电源 D、打点计时器应接在直流电源上
    (2)、验证机械能守恒定律的实验步骤有:

    ①把打点计时器安装在铁架台上,用导线将学生电源和打点计时器接好.

    ②重复上一步的过程,打三到五条纸带.

    ③把纸带的一端用夹子固定在重锤上,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手竖直提起纸带,使重锤停靠在打点计时器附近.

    ④用公式vn= hn+1hn12t ,计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3、…并记录在表格中.

    ⑤接通电源,待计时器打点稳定后再松开纸带,让重锤自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点.

    ⑥计算各点的重力势能的减少量mghn和动能的增加量 12 mvn2 , 并进行比较,看是否相等,将数值填入表格内.

    ⑦选择一条点迹清晰的纸带,在起始点标上O,以后各点依次为1、2、3、…用刻度尺测量对应下落的高度h1、h2、h3、…记入表格中.

    上述步骤合理的顺序应该是

    (3)、从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图2所示(其中一段纸带图中未画出).

    图中O点为打出的起始点,且速度为零.选取在纸带上打出的点A、B、C、D作为计数点,并测出A、B、C、D点距起始点O的距离如图所示.由此可计算出物体下落到B点时势能的变化量△EP=J(保留三位有效数字),动能的增加量△Ek=J(保留三位有效数字).

    (4)、

    该同学利用自己在做该实验时打出的纸带,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h为横轴,以v2为纵轴画出了如图3的图线.若图线的斜率为k,则可知当地的重力加速的表达式为 , 图线不经过原点的可能原因是

  • 16. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为9.8m/s2 , 测得所用重物的质量为1.00kg,甲、乙、丙三位学生分别用同一装置打出三条纸带,量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm和0.25cm,可见其中肯定有一个学生在操作上有错误.

    (1)、操作一定有错误的同学是

    (2)、

    若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02s),

    ①纸带的端与重物相连.

    ②从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量是 , 此过程中重物动能的增加量是 . (结果均保留两位有效数字)