课时梯级训练(24)第八章 第5节 实验：验证机械能守恒定律（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（人教版2019）

课时梯级训练(24)　实验：验证机械能守恒定律 1．(多选)用自由落体法验证机械能守恒定律，就是看mvn2是否等于mghn(n为计数点的编号0、1、2、…n)。下列说法正确的是______。 A．打点计时器打第一个计数点0时，重物的速度为零 B．hn是计数点到起始点0的距离 C．必须测量重物的质量 D．可以用vn＝gtn计算vn，其中tn＝(n－1)T(T为打点周期) AB　解析：打点计时器打第一个计数点时，重物运动的速度应为零，A正确；hn与vn分别表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，B正确；本实验中，不需要测量重物的质量，因为等式mgh＝mv2的两边都有m，可以约去，C错误；实验中应用公式vn＝来计算vn，D错误。 2．(2022·江苏盐城高一期末)如图所示，某实验小组在实验室中利用水平气垫导轨和两个光电门计时器A和B验证质量为M的滑块(含遮光条)和质量为m的钩码组成的系统机械能是否守恒。已知遮光条的宽度为d，先后通过A、B光电门的时间分别为Δt1、Δt2，光电门A、B之间的距离为s。滑块运动通过光电门B时，钩码未落地。(重力加速度为g) 下列情况中可能增大实验误差的是______。 A．滑块在光电门A右侧释放时有微小的初速度 B．滑块质量M和钩码质量m不满足m<M C．遮光条宽度较小 D．两个光电门间距过小 D　解析：实验是验证滑块经过A、B光电门时滑块和钩码总的动能增加量是否等于钩码重力势能的减少量，滑块在光电门A右侧释放时有微小的初速度对实验不会产生影响，A错误；滑块质量M和钩码质量m是否满足m<M，对该实验没有影响，不会增大实验误差，B错误；遮光条宽度较小，经过光电门的时间变短，经过光电门时的平均速度更接近瞬时速度，有利于减小实验误差，C错误；两个光电门间距过小，在测量两个光电门之间的距离时测量误差会增大，D正确。 3．(2022·福建永春高一期末)用图甲数字化机械能守恒实验器验证机械能守恒定律。N为内置了光电门的摆锤，通过白色轻质杆悬挂于转轴M处，仪器上嵌有10个相同的白色圆柱体。当摆锤通过某个白色圆柱体时，光电门能测出通过该圆柱体所用的时间(即圆柱体遮光的时间)，将轻杆拉至水平，由静止开始释放摆锤，记录摆锤通过①～⑩圆柱体所用的时间t，分别为t1、t2、…t10，用左侧刻度尺测出①～⑩圆柱体与摆锤释放点间的高度差h分别为h1、h2、…h10。测得圆柱体的直径d为0.620 cm，重力加速度为g。 　　 (1)关于该实验，下列说法正确的是______。 A．实验中还需要测出摆锤的质量m B．实验时应使左侧刻度尺处于竖直位置 C．白色圆柱体应沿圆弧等距均匀分布 D．若未从静止释放摆锤，将不能验证机械能守恒定律 (2)若关系式______________________________________________ (用题中所给字母表示)成立，则可验证摆锤从②运动到⑧的过程机械能守恒。 (3)实验中发现摆锤重力势能的减小量ΔEp略大于摆锤动能的增加量ΔEk，则可能的原因是________________________________________________________________________。 (4)由实验数据，通过描点作出了如图乙所示的线性图像，图像的纵坐标应为______，根据图像说明机械能守恒的依据是____________。 答案：(1)B　(2)2g(h8－h2)＝－　(3)实验中存在阻力(其他答案合理即可)　(4)　图像的斜率在误差允许范围内等于 解析：(1)根据机械能守恒定律，重力势能的减少量与动能增加量中均含有m，所以可以约掉，此实验可以不测质量，A错误；实验时应使左侧刻度尺处于竖直位置，这样便于测量摆锤运动过程中的高度差，B正确；为方便计算圆柱体与摆锤初始位置的高度差，各圆柱体可以等高分布，而不是沿圆弧等距均匀分布，C错误；若释放摆锤时有初速度，可以选择其通过各圆柱体之间的过程来进行验证，D错误。 (2)若摆锤从②运动到⑧的过程机械能守恒，则应有 mg(h8－h2)＝m－m，简化得 2g＝－。 (3)摆锤往下摆动过程中，空气阻力对其做负功，机械能有损失，因此减少的重力势能并没有完全转化为动能。 (4)若满足mgh＝m，得＝h，知h图像是一条过原点的倾斜直线，故图像纵坐标应为。如果h图像的斜率在误差允许的范围内等于，机械能守恒定律得到验证。 4．(2022·辽宁沈阳高一期中)利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验中，某同学用如图甲所示的实验装置，让重物从高处由静止开始下落，拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，从而验证机械能守恒定律。 (1)下列有关实验过程要求的说法正确的是______(填序号)。 A．将打点计时器固定在铁架台上，保证打点计时