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3讲:验证机械能守恒定律习题

2024-03-06 来源:尚佳旅游分享网
验证机械能守恒定律习题

1.在“验证机械能守恒定律”的实验中,要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加,以下步骤仅是实验中的一部分,在这些步骤中多余的或错误的有( )

A.用天平称出重物的质量

B.把打点计时器固定到铁架台上,并用导线把它和低压交流电源连接起来

C.把纸带的一端固定到重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,把重物提升到一定高度 D.接通电源,待打点稳定后释放纸带 E.用秒表测出重物下落的时间

2.(安徽高考)利用图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,v2

测算出瞬时速度v,并通过h=计算出高度h.

2g

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)

3.某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05 s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s2,小球质量m=0.2 kg,计算结果保留三位有效数字):

时刻 速度( m/s) t2 4.99 t3 4.48 t4 3.98 t5 (1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=__________ m/s; (2)从t2到t5时间内,重力势能增量ΔEp=__________ J,动能减少量ΔEk=__________ J;

(3)在误差允许的范围内,若ΔEp与ΔEk近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得ΔEp__________ΔEk(选填“>”、“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是________________________________________________________________________

5.如图所示,是用落体法“验证机械能守恒定律”的实验装置,请回答下列问题:

(1)从下列器材中选出实验所必需的,其编号为__________. A.打点计时器(含纸带); C.天平; E.秒表.

(2)实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器的摩擦阻力,使重锤获得的动能往往__________它所减小的重力势能(填“大于”、“小于”或“等于”).

(3)如果以v2/2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出v2/2-h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线,该直线的斜率是__________.

6. 如图所示是“用DIS实验系统研究机械能守恒定律”的实验装置,完成下列有关问题: (1)本实验中,采用的传感器是________(填写传感器名).

(2)本实验中,先选取零势能面再进行实验,则零势能面位置的选取对验证摆锤动能与重力势能之和为常数________影响(选填“有”或“无”).

(3)每次都准确从同一位置静止释放摆锤,改变传感器安装的高度,以同一零势能面测得四个不同位置的重力势能和动能的数据.

动能(102J) -B.重锤; D.毫米刻度尺;

重力势能(102J) -机械能(102J) -0.00 2.46 4.91 7.34 7.50 5.00 2.50 0.00 7.50 7.46 7.41 7.34 分析实验数据可以发现,动能与势能之和(机械能)随测量位置的不同而不断减小,其可能的原因是:____________________________________________________________.

7.在“验证机械能守恒定律”的实验中,所用电源的频率为50 Hz,某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时,各计数点对应刻度尺上的读数如图所示(图中O点是打点计时器打出的开始下落的第1个点,A、B、C、D、E、F分别是每打两个点取出的计数点)根据纸带计算:

(1)重锤下落到打B点、E点时的速度;

(2)若重锤的质量为m kg,则重锤从开始下落到打B点时,减少的重力势能是多少?重锤增加的动能为多少?

(3)若重锤质量为m kg,求重锤下落BE高度的过程中重力势能减少多少?重锤的动能增加多少?(当地重力加速度为9.8 m/s2

8.(2011海南高考)现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图甲所示: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两点间的距离,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11

动过程中机械能守恒,2与s的关系式为2=__________.

tt

(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.如果如下表乙所示:

s(m) t(ms) 1/t2(104s2) -1 0.600 8.22 1.48 2 0.800 7.17 1.95 乙 3 1.000 6.44 2.41 4 1.200 5.85 2.92 5 1.400 5.43 3.39 1

以s为横坐标,2为纵坐标,在答题卡对应图丙位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根

t据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=__________×104 m1·s2(保留3位有效数字).

1

由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出2-s直线的斜率k0,将k和k0进行比较,若其差

t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.

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