【新教材精创】8.5 实验：验证机械能守恒定律 练习（2）-人教版高中物理必修第二册

第八章 机械能守恒定律 8.5 实验：验证机械能守恒定律 1．利用图示实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。打点 计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，得到的纸带如图所示： (1)以下说法正确的是_____ ； A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功 就越少，误差就越小 B．实验时应该先释放纸带，再接通打点计时器的电源 C．在验证机械能守恒定律的实验中，必须由 v=gt 求出打某点时纸带的速度 D．选择体积小质量大的重物，纸带、限位孔在同一竖直线上，可以减小系统误差 (2)在从起点 O 到打下标记点B的过程中重物重力势能的减少量是ΔEp=_____，此过程中重物动能的增加量是ΔEk=______。（结果均保留两位有效数字） 2．小刚同学用如图实验装置研究机械能守恒定律．他进行如下操作并测出如下数值． ①用天平测定小球的质量为0.50kg； ②用游标卡尺测出小球的直径为10.0mm； ③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.05cm； ④电磁铁先通电，让小球吸在开始端； ⑤电磁铁断电时，小球自由下落； ⑥在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3s，由此可算得小球经过光电门的速度； ⑦计算得出小球重力势能减小量△Ep＝　　J，小球的动能变化量△Ek＝　　J．（g取9.8m/s2，结果保留三位有效数字），从实验结果中发现△Ep__　_△Ek（填稍大于、稍小于或等于），试分析可能的原因　　　　． 3．在验证机械能守恒定律实验中，利用重物拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点，对纸带上点迹进行测量，经过数据处理即可验证机械能守恒定律。 (1)在实验过程中，下列说法正确的是_______。 A．实验时应先接通打点计时器的电源再释放纸带 B．实验时纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上 C．打点计时器、天平和刻度尺是本实验中必须使用的测量仪器 D．实验中重物的质量大小不影响实验误差 (2)正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求纸带，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，标上A、B、C……测得其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3。已知重物的质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下O点到打下F点的过程中，重物重力势能减少量Ep=____，动能增加量Ek=______。（用题中所给字母表示） (3)利用该装置还可以测量当地的重力加速度，某同学的做法是以各点到起始点的距离h为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标，建立直角坐标系，用实验测得的数据绘制出v2-h图像，如图所示。由v2-h图像求得的当地重力加速度g=_______m/s2。（结果保留三位有效数字） 4．如图所示是用重锤做自由落体运动来验证机械能守恒定律的实验装置． （1）为了减小实验误差，下列措施可行的是_________（填写代号） A．重锤选用体积较大且质量较小的 B．重锤选用体积较小且质量较大的 C．打点计时器应固定在竖直平面内 D．应先放手让重锤拖着纸带运动，再通电让打点计时器工作 （2）某同学选取了一条纸带进行测量研究，他舍去了这条纸带上前面比较密集的点，对后面间距较大的且相邻的六个点进行了如图所示的测量，已知当地的重力加速度为g，使用的交变电源周期为T，则要验证机械能守恒的表达式为_________（用x1、x2、x3、T、g表示）； （3）某同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量略大于动能的增加量，本实验中引起误差的主要原因是_____． 5．用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离已在图中标出．已知m1＝50 g、m2＝150 g，则(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字) (1)下面列举了该实验的几个操作步骤： A．按照图示的装置安装器件 B．将打点计时器接到直流电源上 C．先释放m2，再接通电源打出一条纸带 D．测量纸带上某些点间的距离 E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能 其中操作不当的步骤是__________(填选项对应的字母)． (2)在纸带上打下计数点5时的速度v＝______m/s； (3)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝________ J，系统势能的减少量ΔEp＝______J，由此得出的结论是