2019-2020年高一物理下學(xué)期末復(fù)習(xí)分層達標訓(xùn)練 7.9《實驗：驗證機械能守恒定律》 新人教版.doc

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2019-2020年高一物理下學(xué)期末復(fù)習(xí)分層達標訓(xùn)練 7.9《實驗：驗證機械能守恒定律》 新人教版 1.下列關(guān)于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差與操作正誤的說法中,正確的是( ) A．重錘的質(zhì)量稱量不準會造成較大的誤差 B．重錘的質(zhì)量選用大些，有利于減小誤差 C．重錘的質(zhì)量選用小些，有利于減小誤差 D．先松開紙帶讓重錘下落,再讓打點計時器工作，會造成較大差錯 2.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中一定不需測量或計算的物理量是( ) A．下落高度 B．瞬時速度 C．重物質(zhì)量 D．時間 3.某位同學(xué)做“驗證機械能守恒定律”的實驗，下列操作步驟中錯誤的是( ) A.把電磁打點計時器固定在鐵架臺上，用導(dǎo)線連接到低壓交流電源 B.將連有重錘的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重錘提升到一定高度 C.先釋放紙帶，再接通電源 D.更換紙帶，重復(fù)實驗，根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù) 4.用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種.重物從高處由靜止開始下落，重物上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即能驗證機械能守恒定律. 下面列舉了該實驗的幾個操作步驟： A.按照圖示的裝置安裝器材； B.將打點計時器接到電源的直流輸出端上； C.用天平測量出重物的質(zhì)量； D.釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶； E.測量打出的紙帶上某些點之間的距離； F.根據(jù)測量的結(jié)果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能. 指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E，將其選項對應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說明其原因：_________________________________________ ___________________________________________________________________. 5. 在“驗證機械能守恒定律”的實驗中有如下可供選擇的器材：鐵架臺、電磁打點計時器、復(fù)寫紙、紙帶(帶夾子)、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)。其中不必要的器材是_________________________________，缺少的器材是______________________________。 6.(xx揚州高一檢測)在用重錘下落來驗證機械能守恒時，某同學(xué)按照正確的操作選的紙帶如圖所示。其中O是起始點，A、B、C、D、E是打點計時器連續(xù)打下的5個點，打點頻率為50 Hz，該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B、C、D、E各點的距離，并記錄在圖中(單位：cm) (1)這五個數(shù)據(jù)中不符合讀數(shù)要求的是________(選填“A”“B”“C”“D”或“E”)點讀數(shù)。 (2)該同學(xué)用重錘在OC段的運動來驗證機械能守恒，OC距離用h來表示，他用vC=計算與C點對應(yīng)的重錘的瞬時速度，得到動能的增加量，這種做法___________(選填“對”或“不對”)。 (3)若O點到某計數(shù)點的距離用h表示，重力加速度為g，該點對應(yīng)重錘的瞬時速度為v，則實驗中要驗證的等式為_________。 (4)若重錘質(zhì)量m=2.0010-1 kg，重力加速度g=9.8 m/s2,由圖中給出的數(shù)據(jù)，可得出從O點到打下D點，重錘重力勢能的減少量為_______J，動能的增加量為_______J(均保留三位有效數(shù)字)。 7.某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6 V、50 Hz 的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖所示，O點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)點到O點的長度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8 m/s2，若重錘質(zhì)量為1 kg。 (1)打點計時器打出B點時，重錘下落的速度vB=_______m/s，重錘的動能EkB=_______J。 (2)從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減小量為_______J. (3)根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結(jié)論是__________________。 8.用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中： (1)運用公式對實驗條件的要求是_____________________________，為達到此目的，所選擇的紙帶第1、2兩點間的距離應(yīng)接近________。 (2)若實驗中所用重錘的質(zhì)量m＝1 kg，打點紙帶如圖所示，打點時間間隔為 0.02 s，則記錄B點時，重錘的速度vB＝_______m/s，重錘的動能Ek＝_______J，從開始下落起至B點重錘的重力勢能減少量是_______J，由此可得出的結(jié)論是_______________________________________________________________。 (3)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點的速度v,量出下落距離h,則以為縱軸,以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是圖中的哪一個( ) 答案解析 1.【解析】選B、D。在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，我們只需比較gh與的值即可驗證機械能守恒定律是否成立，與重錘質(zhì)量無關(guān)，因此A錯誤。若將重錘的質(zhì)量選得大些,則在重錘下落過程中,空氣阻力可忽略不計,有利于減小相對誤差,所以B正確,C錯誤。先松開紙帶而后打點,此時紙帶上打第一個點的初速度已不為零,即打第一個點時已有了初動能,重錘動能的增加量比重錘重力勢能的減小量大,產(chǎn)生錯誤,D正確,故選B、D。 2.【解析】選C。本實驗需要驗證mgh與的關(guān)系，所以不需要測量重物質(zhì)量m，當所選兩相鄰計數(shù)點間還有點跡時，求瞬時速度時應(yīng)計算時間，綜上所述應(yīng)選C。 3.【解析】選C。根據(jù)驗證機械能守恒定律的實驗要求，應(yīng)先接通電源，讓打點計時器工作穩(wěn)定后，再釋放紙帶，故C選項是錯誤的，A、B、D均符合實驗要求，故選C。 4.【解析】選B、C、D。步驟B是錯誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端；步驟D是錯誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶；步驟C不必要，因為根據(jù)測量原理，重物的動能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去。 答案：B、C、D 原因見解析 5.【解析】因為實驗要利用重錘、紙帶做自由落體運動來驗證機械能守恒定律，實驗中通過打點計時器記錄重錘自由下落的運動情況。測量重物下落的高度h和與其對應(yīng)的記錄點的速度vn、vm,通過計算mgh和的值進行比較來驗證機械能守恒定律。顯然處理數(shù)據(jù)時，比較gh和的值即可驗證機械能守恒定律是否成立，因此不需要天平、秒表，因為電磁打點計時器工作電壓是低壓交流電壓，必須有低壓交流電源，低壓直流電源是不需要的，另外還需重錘、刻度尺。 答案：天平、秒表、低壓直流電源 低壓交流電源、重錘、刻度尺 6.【解析】(1)B點讀數(shù)不符合要求，B點讀數(shù)估讀到毫米，其他點讀數(shù)估讀到毫米的下一位。 (2)不對。這樣做犯了用機械能守恒定律驗證機械能守恒定律的錯誤。 (3)驗證機械能守恒定律，即驗證 (4)重錘重力勢能的減少量ΔEp=mgh=2.0010-19.819.4110-2 J=0.380 J.D點的瞬時速度增加的動能 答案：(1)B　(2)不對　(3)　(4)0.380　0.376 7.【解析】(1)重錘下落的速度 重錘在打出B點時的動能 (2)打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減小量 ΔEp減=mghOB=19.870.510-3 J=0.69 J (3)由(1)、(2)計算結(jié)果可知，重錘下落過程中，在實驗允許的誤差范圍內(nèi)，動能的增加量等于其重力勢能的減少量，機械能守恒。 答案：(1)1.17　0.68　(2)0.69　(3)機械能守恒 8.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點： (1)明確重錘做自由落體運動，初速度為零。 (2)建立與h的關(guān)系式，明確函數(shù)圖象。 【解析】(1)重錘從靜止開始自由下落時,在0.02 s內(nèi)的位移應(yīng)為 (2)此時重錘的動能為 Ek==1(0.58)2 J=0.168 J,重錘的重力勢能減少量為 ΔEp=mgh=19.817.610-3 J=0.172 J。因此在誤差允許的范圍內(nèi),重錘的機械能守恒。 (3)由機械能守恒定律可知,mgh=,即驗證機械能守恒定律成立,只需驗證即可。如以為縱坐標 ,h為橫坐標,則圖象應(yīng)為過原點且斜率為g的直線,故選項C正確。 答案：(1)打第一個點時重錘的初速度為零　2 mm (2)0.58　0.168　0.172 在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘的機械能守恒　(3)C 【總結(jié)提升】用落體法驗證機械能守恒時的數(shù)據(jù)處理方法 (1)公式法求瞬時速度:從打第一個點(初速度為零)開始,取不同的點得到幾個高度差h1,h2,h3…，再依據(jù)求出相應(yīng)點的速度v1,v2,v3…，逐個對比mghn與的關(guān)系。 (2)圖象法驗證機械能守恒:由mgh=mv2得=gh,故可利用-h圖象,通過分析所畫圖象是否為直線進行驗證。