高中物理验证机械能守恒实验专项题 学生版.docx

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高中物理验证机械能守恒实验专项题学生版

验证机械能守恒实验专项题

1．某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器．实验测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1，通过B的挡光时间为t2．重力加速度为g．为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明．

（1）下列必要的实验测量步骤是　　

A．用天平测出运动小物体的质量m

B．测出A、B两传感器之间的竖直距离h

C．测出小物体释放时离传感器B的高度H

D．用秒表测出运动小物体由传感器A到传感器B所用时间△t

（2）若该同学用d和t1、t2的比值来反映小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足　　关系式，即能证明在自由落体运动过程中小物体的机械能是守恒的．

2．利用如图1装置做“验证机械能守恒定律”实验．

①为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的．　　

A．动能变化量与势能变化量

B．速度变化量和势能变化量

C．速度变化量和高度变化量

②除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是　　

A．交流电源

B．刻度尺

C．天平（含砝码）

③实验中，先接通电源，再释放重物，得到图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＝　　，动能变化量△Ek＝　　．

④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是．　　

A．利用公式v＝gt计算中点速度

B．利用公式v＝

计算重物速度

C．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响

D．没有采用多次试验去平均值的方法

⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2﹣h图象，并做如下判断：

若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确．

3．在“验证机械能守恒定律”实验中，某同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示。

（1）除图中给出的器材外，下面列出三种器材，完成实验不需要的是　　。

A．交流电源　　B．刻度尺　　C．天平

（2）某同学从打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图2所示。

选取纸带上连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h1、h2、h3。

已知重锤的质量为m，打点计时器所接交流电的频率为f，当地的重力加速度为g。

从起始点O开始到打下B点的过程中，重锤重力势能的减小量△EP＝　　，重锤动能的增加量△Ek＝　　。

在误差允许的范围内，如果△EP＝△Ek，则可验证机械能守恒。

4．某同学利用如图1所示的装置验证机械能守恒定律。

实验时电磁打点计时器应接　　（选填“直流”或“交流”）电源。

某次实验中，得到如图2所示的一条点迹清晰的纸带。

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。

已知重物的质量为m，重力加速度为g。

在打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量△Ep＝　　。

5．在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。

O为纸带下落的起始点，A、B、C、D、E为纸带上选取的五个连续点。

已知打点计时器每隔T＝0.02s打一个点，当地的重力加速度g＝9.8m/s2。

（1）计算B点瞬时速度时，同学甲用vB2＝2gxOB，同学乙用vB＝

。

其中方法正确的是　　（填“甲”或“乙”）同学。

（2）同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为　　m/s2，从而计算出阻力Ff＝　　N（结果保留两位有效数字）。

（3）若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，无法测得图中数据。

他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？

说明理由　　。

6．利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”。

正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。

图中O点为打点起始点，且速度为零。

选取纸带上打出的连续点A、B、C、…，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。

（1）为验证从O到F过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量ΔEp＝　　。

（2）计算动能的增加量ΔEk时需要先计算出打点计时器打下F点时重锤的瞬时速度vF，vF＝　　，这样计算的依据是　　。

（3）某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入表格（为便于比较，表中数据均保留一位小数）。

其中不合理的是第　　组数据，判断的依据是　　。

1

2

3

4

5

ΔEp（×10﹣2J）

5.0

10.1

14.7

20.0

29.8

ΔEk（×10﹣2J）

4.9

9.8

15.1

19.6

29.4

7．用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，已知打点计时器打点频率f＝50Hz，即每隔0.02s打一个点。

（1）实验中得到的一条纸带如图乙所示，将第一个打点标记为O，选择点迹清晰且便于测量的连续5个点，标为A、B、C、D、E，测出A、C、E到O点的距离分别为d1＝9.51cm、d2＝15.71cm、d3＝23.47cm。

重物质量为0.5kg，当地重力加速度g＝9.80m/s2，现选取OC段的数据进行处理，则OC段重物的重力势能减少量为　　J，动能增加量为　　J（计算结果均保留2位有效数字）。

（2）实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差，下列说法正确的是　　。

A．这个误差是实验原理及器材造成的，无法完全消除

B．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差

C．可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差

D．可以通过多次测量取平均值的方法消除这个实验误差

8．利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是　　。

（填写选项前字母）

A．交流电源

B．刻度尺

C．天平（含砝码）

（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。

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O点到B点的过程中，重物的重力势能的减少量△EP＝　　，动能的变化量△Ek＝　　（用题目中的已知量表示）。

（3）关于计算瞬时速度的方法，有同学认为可以用公式vB＝

计算B点的速度，你赞同吗？

请表明你的观点及支持你观点的依据。

9．在利用图1所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学得到如图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，重物的重力势能减少量△Ep＝　　，动能增加量△Ek＝　　。

10．如图1所示，已知当地的重力加速度为g，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还必需要的器材是　　和　　。

A．天平及砝码

B．毫米刻度尺

C．直流电源

D．交流电源

（2）得到图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，已知打点计时器打点的周期为T，打出B点时，重物的瞬时速度大小vB＝　　，从起始点下落的高度为　　。

设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量△Ep＝　　，动能变化量△Ek＝　　。

11．利用图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。

（1）已知打点计时器所用电源的频率为f，重物的质量为m，当地的重力加速度为g，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，把打下的第一个点记作O，在纸带上测量四个连续的点A、B、C、D到O点的距离分别为hA、hB、hC、hD，则重物由O点运动到C点的过程中，计算重力势能减少量的表达式为△Ep＝　　，计算动能增加量的表达式为△Ek＝　　。

（2）由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量　　动能的增加量（选填“大于”、“小于”或“等于”），原因是　　。

（3）小红利用公式vC＝

计算重物的速度vc，由此计算重物增加的动能△Ek＝

mvC2，然后计算此过程中重物减小的重力势能△EP，则结果应当是△EP　　（选填“＞”、“＜”或“＝”）△Ek。

12．

（1）如图1所示的实验装置：

为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的　　。

A．动能变化量与势能变化量

B．速度变化量与势能变化量

C．速度变化量与高度变化量

（2）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，必须使用的器材是　　。

A．交流电源

B．秒表

C．天平（含砝码）

D．刻度尺

（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。

在纸带上选取三个连续打出的A，B，C，测得起始点O至B点的距离为h，AB之间的距离为x1，BC之间的距离为x2．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＝　　，动能变化量△Ek＝　　。

（4）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是　　。

A．利用公式v＝gt计算重物速度

B．利用公式v＝

计算重物速度

C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响

D．没有采用多次实验取平均值的方法

（5）利用上述装置获得一条纸带，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离为h，计算对应计数点的重物速度为v，若重物下落过程中受到的阻力恒为f，图3描绘的v2﹣h图象正确的是　　。

13．利用如图（甲）所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）通过比较重物在某两点间动能变化量△Ek与重力势能变化量△Ep就能验证机械能是否守恒。

实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图（乙）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．重物的质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T．从打O点到打B点的过程中，重物的△Ep＝　　，△Ek＝　　。

（2）某同学采用上述实验方法进行实验，最终得到△Ep与△Ek并不完全相等，请简述原因。