2019-2020年高一物理下學(xué)期末復(fù)習(xí)分層達(dá)標(biāo)訓(xùn)練 7.9《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)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(dá)標(biāo)訓(xùn)練 7.9《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》 新人教版 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)誤差與操作正誤的說(shuō)法中,正確的是( ) A．重錘的質(zhì)量稱(chēng)量不準(zhǔn)會(huì)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(kāi)紙帶讓重錘下落,再讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作，會(huì)造成較大差錯(cuò) 2.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中一定不需測(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 3.某位同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，下列操作步驟中錯(cuò)誤的是( ) A.把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)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(guò)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(shí)驗(yàn)，根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù) 4.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)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(kāi)始下落，重物上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律. 下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟： A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器材； B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上； C.用天平測(cè)量出重物的質(zhì)量； D.釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶； E.測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離； F.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重物下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能. 指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說(shuō)明其原因：_________________________________________ ___________________________________________________________________. 5. 在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中有如下可供選擇的器材：鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶(帶夾子)、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)。其中不必要的器材是_________________________________，缺少的器材是______________________________。 6.(xx揚(yáng)州高一檢測(cè))在用重錘下落來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，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(diǎn)，A、B、C、D、E是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的5個(gè)點(diǎn)，打點(diǎn)頻率為50 Hz，該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中(單位：cm) (1)這五個(gè)數(shù)據(jù)中不符合讀數(shù)要求的是________(選填“A”“B”“C”“D”或“E”)點(diǎn)讀數(shù)。 (2)該同學(xué)用重錘在OC段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，OC距離用h來(lái)表示，他用vC=計(jì)算與C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度，得到動(dòng)能的增加量，這種做法___________(選填“對(duì)”或“不對(duì)”)。 (3)若O點(diǎn)到某計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離用h表示，重力加速度為g，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)重錘的瞬時(shí)速度為v，則實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證的等式為_(kāi)________。 (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(diǎn)到打下D點(diǎn)，重錘重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)______J，動(dòng)能的增加量為_(kāi)______J(均保留三位有效數(shù)字)。 7.某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6 V、50 Hz 的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無(wú)漏點(diǎn)的紙帶，如圖所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長(zhǎng)度已在圖上標(biāo)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(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度vB=_______m/s，重錘的動(dòng)能EkB=_______J。 (2)從開(kāi)始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減小量為_(kāi)______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(kāi)始到打出B點(diǎn)的過(guò)程中，得到的結(jié)論是__________________。 8.用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中： (1)運(yùn)用公式對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是_____________________________，為達(dá)到此目的，所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________。 (2)若實(shí)驗(yàn)中所用重錘的質(zhì)量m＝1 kg，打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為 0.02 s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘的速度vB＝_______m/s，重錘的動(dòng)能Ek＝_______J，從開(kāi)始下落起至B點(diǎn)重錘的重力勢(shì)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(diǎn)的速度v,量出下落距離h,則以為縱軸,以h為橫軸畫(huà)出的圖象應(yīng)是圖中的哪一個(gè)( ) 答案解析 1.【解析】選B、D。在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，我們只需比較gh與的值即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律是否成立，與重錘質(zhì)量無(wú)關(guān)，因此A錯(cuò)誤。若將重錘的質(zhì)量選得大些,則在重錘下落過(guò)程中,空氣阻力可忽略不計(jì),有利于減小相對(duì)誤差,所以B正確,C錯(cuò)誤。先松開(kāi)紙帶而后打點(diǎn),此時(shí)紙帶上打第一個(gè)點(diǎn)的初速度已不為零,即打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)已有了初動(dòng)能,重錘動(dòng)能的增加量比重錘重力勢(shì)能的減小量大,產(chǎn)生錯(cuò)誤,D正確,故選B、D。 2.【解析】選C。本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證mgh與的關(guān)系，所以不需要測(cè)量重物質(zhì)量m，當(dāng)所選兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有點(diǎn)跡時(shí)，求瞬時(shí)速度時(shí)應(yīng)計(jì)算時(shí)間，綜上所述應(yīng)選C。 3.【解析】選C。根據(jù)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)要求，應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再釋放紙帶，故C選項(xiàng)是錯(cuò)誤的，A、B、D均符合實(shí)驗(yàn)要求，故選C。 4.【解析】選B、C、D。步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端；步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶；步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重物的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m，可以約去。 答案：B、C、D 原因見(jiàn)解析 5.【解析】因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要利用重錘、紙帶做自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄重錘自由下落的運(yùn)動(dòng)情況。測(cè)量重物下落的高度h和與其對(duì)應(yīng)的記錄點(diǎn)的速度vn、vm,通過(guò)計(jì)算mgh和的值進(jìn)行比較來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。顯然處理數(shù)據(jù)時(shí)，比較gh和的值即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律是否成立，因此不需要天平、秒表，因?yàn)殡姶糯螯c(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)讀數(shù)不符合要求，B點(diǎn)讀數(shù)估讀到毫米，其他點(diǎn)讀數(shù)估讀到毫米的下一位。 (2)不對(duì)。這樣做犯了用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的錯(cuò)誤。 (3)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證 (4)重錘重力勢(shì)能的減少量ΔEp=mgh=2.0010-19.819.4110-2 J=0.380 J.D點(diǎn)的瞬時(shí)速度增加的動(dòng)能 答案：(1)B　(2)不對(duì)　(3)　(4)0.380　0.376 7.【解析】(1)重錘下落的速度 重錘在打出B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能 (2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減小量 ΔEp減=mghOB=19.870.510-3 J=0.69 J (3)由(1)、(2)計(jì)算結(jié)果可知，重錘下落過(guò)程中，在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)，動(dòng)能的增加量等于其重力勢(shì)能的減少量，機(jī)械能守恒。 答案：(1)1.17　0.68　(2)0.69　(3)機(jī)械能守恒 8.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)明確重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)，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(kāi)始自由下落時(shí),在0.02 s內(nèi)的位移應(yīng)為 (2)此時(shí)重錘的動(dòng)能為 Ek==1(0.58)2 J=0.168 J,重錘的重力勢(shì)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(jī)械能守恒。 (3)由機(jī)械能守恒定律可知,mgh=,即驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立,只需驗(yàn)證即可。如以為縱坐標(biāo) ,h為橫坐標(biāo),則圖象應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線,故選項(xiàng)C正確。 答案：(1)打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)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(jī)械能守恒　(3)C 【總結(jié)提升】用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)的數(shù)據(jù)處理方法 (1)公式法求瞬時(shí)速度:從打第一個(gè)點(diǎn)(初速度為零)開(kāi)始,取不同的點(diǎn)得到幾個(gè)高度差h1,h2,h3…，再依據(jù)求出相應(yīng)點(diǎn)的速度v1,v2,v3…，逐個(gè)對(duì)比mghn與的關(guān)系。 (2)圖象法驗(yàn)證機(jī)械能守恒:由mgh=mv2得=gh,故可利用-h圖象,通過(guò)分析所畫(huà)圖象是否為直線進(jìn)行驗(yàn)證。