高考物理总复习 课时作业二十三 实验五 验证机械能守恒定律-人教版高三物理试题

课时作业 二十三实验五： 验证机械能守恒定律(限时：45分钟)(班级_姓名_)1在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是() A选用的重物质量过大 B选用的重物质量过小 C空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D实验时操作不规范，实验数据测量不准确2为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，图中A、B两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度在实验中测得一物体自由下落经过A点时的速度是v1，经过B点时的速度是v2，为了证明物体经过A、B两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是()第2题图 A用天平测出物体的质量 B测出A、B两点间的竖直距离 C利用mvmv算出物体从A点运动到B点的过程中动能的变化量 D验证vv与2gh是否相等3与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间现利用图所示装置验证机械能守恒定律图乙中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102s、2.00102s.已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的宽度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.540 m，g9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度(结果保留三位有效数字)甲乙第3题图(1)滑块通过光电门1时的速度v1_m/s，通过光电门2时的速度v2_m/s；(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_J，重力势能的减少量为_J.4某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6 V、50 Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8 m/s2，若重锤质量为1 kg.(1)打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB_m/s，重锤的动能EkB_J.第4题图 (2)从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为_J.(3)根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是_5某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6 V的交流电和直流电，交流电的频率为50 Hz.重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律甲乙(1)他进行了下面几个操作步骤： A按照图示的装置安装器件 B将打点计时器接到电源的“直流输出”上 C用天平测出重锤的质量 D先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带 E测量纸带上某些点间的距离 F根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能其中没有必要进行的步骤是_，操作不当的步骤是_(填选项字母)(2)这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点根据纸带上的测量数据，可得出打B点时重锤的速度为_m/s.(保留3位有效数字)(3)他根据纸带上的数据算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴，作画出的h图象，应是图丙中的_丙丁第5题图(4)他进一步分析，发现本实验存在较大误差，为此对实验设计进行了改进，用如图丁所示的实验装置来验证机械能守恒定律：通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t，用毫米刻度尺测出A、B之间的距离h，用游标卡尺测得小铁球的直径d.重力加速度为g.实验前应调整光电门位置使小铁球下落过程中球心通过光电门中的激光束则小铁球通过光电门时的瞬时速度v_如果d、t、h、g满足关系式_，就可验证机械能守恒定律(5)比较两个方案，改进后的方案相比原方案的最主要的优点是：_.6利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示第6题图(1)实验步骤：将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平；用游标卡尺测量挡光条的宽度为l9.30 mm；由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s_cm；将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间t1和t2；用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.(2)用表示直接测量的字母写出下列所示物理量的表达式：滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1_和v2_当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1_和Ek2_在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量Ep减_(重力加速度为g)(3)如果Ep减_，则可认为验证了机械能守恒定律7某实验小组采用如图甲所示的装置来探究“功与速度变化的关系”，实验中，小车经过光电门时，钩码尚未到达地面(1)实验步骤如下：第一步：用螺旋测微器测得挡光片的宽度d如图所示，则d_mm.第7题图第二步：把挡光片固定在小车上，把小车放到轨道上，用细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘第三步：保持轨道水平，在砝码盘里放适量砝码，让小车由静止开始做匀加速运动，释放后，记录光电门的挡光时间t，测出光电门距离挡光片前端的距离x.第四步：小车仍由同一点静止释放，仅移动光电门，改变x，多次实验并记录数据第五步：关闭电源，通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合外力做功与速度变化的关系(2)实验中，该小组同学通过研究小车位移x与挡光时间t的关系从而得到合外力做功与速度变化的关系，为了使图象呈现线性关系，该组同学应作_图象(填序号) Axt Bx Cxt2 Dx课时作业(二十三)实验五：验证机械能守恒定律1.C【解析】造成题中所述误差的主要原因是来自于各方面的阻力，选项C正确2AC【解析】物体重力势能减少量为mgh，动能增加量为mvmv，计算gh和vv，如果在实验误差允许的范围内ghvv，则机械能守恒定律得到验证3(1)1.002.50(2)5.255.29【解析】(1)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，v1 m/s1.00 m/s，v2 m/s2.50 m/s.(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量Ekm(vv)2(2.521)5.25 J，重力势能的减少量EpmgLsin3029.80.545.29 J.4(1)1.170.68(2)0.69(3)机械能守恒【解析】(1)重锤下落的速度vB1.17 m/s重锤在打出B点时的动能Ekmv11.172 J0.68 J.(2)打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量Ep减mghOB19.870.5103 J0.69 J.(3)由(1)、(2)计算结果可知，重锤下落过程中，在实验允许的误差范围内，动能的增加量等于其重力势能的减少量，机械能守恒5(1)CB(2)1.84(3)C(4)gh(5)消除了纸带与打点计时器间的摩擦影响，提高了测量的精确度，从而减小了实验误差【解析】(1)B：将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当C：因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C没有必要故答案为CB.(2)匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出B点的速度大小为：vB m/s1.84 m/s.(3)他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图象，根据gh知，图线为过原点的倾斜直线，故选C.(4)光电门测速度的原理是用平均速度代替瞬时速度，因此有：v，由于gh，所以gh.(5)该实验产生误差的主要原因是空气阻力以及纸带与限位孔之间的摩擦力影响，因此实验进行改正之后的主要优点是：没有纸带与打点计时器间的摩擦影响，实验误差减小了6(1)60.00(59.9660.04)(2) (Mm) ()2(Mm)()2mgs(3)Ek2Ek1【解析】由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度，挡光条的宽度l可用游标卡尺测量，挡光时间t可从数字计时器读出，因此，滑块通过光电门的瞬时速度为，由于质量已用天平测出，所以，滑块的动能就是已知数了测出动能的增加值，测出重力势能的减少值，如果两者在误差允许范围内相等，就验证了机械能守恒定律7(1)5.695(5.6945.697)(2)D【解析】(1)由螺旋测微器读出整毫米数为5.5 mm，由可动刻度读出毫米的小部分为19.50.010.195 mm.则挡光片的宽度为d5.5 mm0195 mm5.695 mm；(2)设匀加速运动的加速度为a，根据动能定理得：maxmv2；其中v2()2解得：x，由于只改变x，则加速度a不变，为了使图象呈现线性关系，该组同学应作x图象，故D正确，ABC错误故选D.