2019高中物理 課時(shí)檢測(cè)區(qū) 能力達(dá)標(biāo) 7.9 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（含解析）新人教必修2.doc

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實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1.下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說法,正確的是　 (　　) A.重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差 B.重物質(zhì)量選用得大些,有利于減小誤差 C.重物質(zhì)量選用得較小些,有利于減小誤差 D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器比電火花計(jì)時(shí)器誤差要小 【解析】選B。為減小實(shí)驗(yàn)誤差,重物應(yīng)選質(zhì)量大些的,且重物質(zhì)量不需稱量,A、C錯(cuò),B正確;電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針與紙帶間有摩擦,電火花計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力較小,故選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器誤差大些,D錯(cuò)誤。 2.(多選)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,要驗(yàn)證的是重物重力勢(shì)能的減少量等于其動(dòng)能的增加量,以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分,在這些步驟中多余或錯(cuò)誤的有　(　　) A.用天平稱出重物的質(zhì)量 B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上,并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來 C.把紙帶的一端固定到重物上,另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,把重物提升到一定高度 D.接通電源,釋放紙帶 E.用停表測(cè)出重物下落的時(shí)間 【解析】選A、E。在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,需驗(yàn)證重力勢(shì)能減少量mgh和動(dòng)能增加量12mv2之間的大小關(guān)系。若機(jī)械能守恒,則有mgh=12mv2,兩邊都有質(zhì)量,可約去,即驗(yàn)證gh=12v2成立即可,無需用停表測(cè)量時(shí)間,因此E選項(xiàng)也多余,其余選項(xiàng)都需要,故應(yīng)選A、E。 3.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中 (1)不需測(cè)量或計(jì)算的物理量是　(　　) A.下落高度　　　　B.瞬時(shí)速度 C.重物質(zhì)量 D.時(shí)間 (2)由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上,使紙帶通過時(shí)受到較大阻力,這樣會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果mgh______12mv2(選填“>”或“<”)。 【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證mgh與12mv2的關(guān)系,所以不需要測(cè)量重物質(zhì)量m,C正確。 (2)重物在下落過程中克服阻力做功,使減小的重力勢(shì)能不能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,所以mgh>12mv2。 答案:(1)C　(2)> 4. 圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖?，F(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘?；卮鹣铝袉栴}:　世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)35684095 (1)為完成此實(shí)驗(yàn),除了所給的器材,還需要的器材有________。(填入正確選項(xiàng)前的字母) A.刻度尺　　　　　　　　　 B.秒表 C.0～12 V的直流電源 D.0～12 V的交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有________________________________________ ________________________________________________________________。 (寫出兩個(gè)原因) 【解析】(1)需要刻度尺來測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需用交流電源,故選A、D。 (2)①紙帶與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦阻力;②測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間距離時(shí)的讀數(shù)有誤差;③計(jì)算勢(shì)能變化時(shí),選取的兩點(diǎn)距離過近;④交變電流頻率不穩(wěn)定。(選取兩個(gè)原因即可) 答案:(1)A、D　(2)見解析 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 利用圖所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí),需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h。某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案: A.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,并測(cè)出下落時(shí)間t,通過v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v。 B.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,并通過v=2gh計(jì)算出瞬時(shí)速度v。 C.根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度,等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測(cè)算出瞬時(shí)速度v,并通過h=v22g計(jì)算出高度h。 D.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度,等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測(cè)算出瞬時(shí)速度v。 以上方案中只有一種正確,正確的是________(填入相應(yīng)的字母)。 【解析】選D。在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,物體下落的高度是用刻度尺測(cè)出;瞬時(shí)速度的測(cè)量則是采用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,根據(jù)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度進(jìn)行計(jì)算得出的,故只有D方案符合要求。 5.“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)采用重物自由下落的方法。 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)35684096 (1)若實(shí)驗(yàn)中所用的重錘質(zhì)量m=1kg,打點(diǎn)紙帶如圖所示,打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s,則記錄B點(diǎn)時(shí),重錘的速度vB=________,重錘動(dòng)能EkB=________。從開始下落起至B點(diǎn),重錘的重力勢(shì)能減少量是________,因此可得出的結(jié)論是 ______________________________。(g取9.8m/s2) (2)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)速度v,量出下落距離h,則以v22為縱軸,以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是圖中的　(　　) 【解析】(1)重錘的速度vB=AC2T=(31.4-7.8)10-320.02m/s=0.59 m/s重錘的動(dòng)能 ΔEkB=12mvB2=1210.592J=0.174 J,重錘的勢(shì)能減少量ΔEpB=mgOB=19.817.610-3J≈0.172 J 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),重錘動(dòng)能的增加量約等于重錘重力勢(shì)能的減少量。 (2)由12mv2=mgh,得12v2=gh 所以v22-h的圖象應(yīng)是一條過原點(diǎn)的傾斜的直線,直線斜率等于g,故C圖正確。 答案:(1)0.59m/s　0.174 J　0.172 J　在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),重錘動(dòng)能的增加量約等于重錘重力勢(shì)能的減少量　(2)C 6.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔為T,某一組同學(xué)得到了一條如圖所示的紙帶,在填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí),甲、乙兩個(gè)同學(xué)選擇了不同的數(shù)據(jù)處理方法: 甲同學(xué)測(cè)出了C點(diǎn)到第一點(diǎn)O的距離hOC,利用vC2=2ghOC計(jì)算得到了C點(diǎn)的速度,然后驗(yàn)證mghOC與12mvC2相等。 乙同學(xué)測(cè)出了A、B、C、D各點(diǎn)到第一點(diǎn)O的距離hOA、hOB、hOC、hOD,利用vB=hOC-hOA2T,vC=hOD-hOB2T計(jì)算B、C點(diǎn)的速度,然后驗(yàn)證了mg(hOC-hOB)與12mvC2-12mvB2是否相等。 請(qǐng)你對(duì)甲乙兩位同學(xué)的做法逐一分析,不合理之處提出完善方法。 【解析】本題主要考查學(xué)生對(duì)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)原理的理解。甲同學(xué)選擇從O到C段驗(yàn)證機(jī)械能守恒,計(jì)算C點(diǎn)的速度用vC2=2ghOC,犯了用機(jī)械能守恒定律去驗(yàn)證機(jī)械能守恒的錯(cuò)誤。計(jì)算vC可以選擇vC=hOD-hOB2T。乙同學(xué)選擇了從B到C段驗(yàn)證機(jī)械能守恒,由于B、C較近可造成誤差偏大,可選擇BD段相對(duì)較為合適。 答案:見解析