【规范训练日常化】2014高考物理总复习练习题实验(7)验证机械能守恒定律

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解析：从需要验证的关系式ghn＝v2n2看，与质量无关，A错误．当重物质量大一些时，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：B2．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2mm，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12mv2＝mgh知，只需验证12v2＝gh即可，不必测重锤质量，故B错；对C项中的纸带，可选点迹清晰的距离合适的任两点(M、N)，通过计算ΔEk＝12mv2N－12mv2M与mghMN比较，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2mm，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：D3．有4条用打点计时器(所用交流电频率为50Hz)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9.791m/s2)()A．61.0mm65.8mm70.7mmB．41.2mm45.1mm53.0mmC．49.6mm53.5mm57.3mmD．60.5mm61.0mm60.6mm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0.02s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：C4．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.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：D5．(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＝50g、m2＝150g，则(g取9.8m/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_____________________________________________________________________________________________________________________；(3)若某同学作出12v2－h图象如图，则当地的实际重力加速度g＝________m/s2.解析：(1)v5＝h45＋h562T＝0.2160＋0.26402×0.1m/s＝2.40m/s.(2)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝12(m1＋m2)v25＝0.576J系统势能的减少量ΔEp＝m2gh05－m1gh05＝0.588J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．(3)由mgh＝12mv2可知，12v2－h图象的斜率为当地重力加速度g，由图可知，g＝5.820.60m/s2＝9.70m/s2答案：(1)2.40(2)0.5760.588结论见解析(3)9.70[来源:学_科_网]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滑块通过B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________．若在运动过程中机械能守恒，1t2与s的关系式为1t2＝________.(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：12[来源:学科网]345s(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s－2)1.481.952.412.923.39以s为横坐标，1t2为纵坐标，在坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k＝______×104m－1·s－2(保留3位有效数字)．由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出1t2－s直线的斜率k0，将k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ΔEp＝Mgssinθ－mgs＝Mgshd－mgs；滑块运动到光电门时的速度为v＝bt，所以系统的动能增加量为ΔEk＝12(M＋m)v2＝M＋mb22t2.若机械能守恒，则有Mgshd－mgs＝M＋mb22t2，[来源:Zxxk.Com]解得1t2＝2gMh－mdM＋mdb2s.(2)如图所示．[来源:Zxxk.Com]由图象可求得斜率k＝Δ1t2Δs＝2.43×104m－1·s－2答案：(1)Mgshd－mgsM＋mb22t22gMh－mdM＋mdb2s(2)见解析图2.43