- 实验：验证机械能守恒定律
- 共364题
在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中
（1）备有如下器材：A．打点计时器；B．直流电源；C．交流电源；D．纸带；E．带夹子的重物；F．秒表；G．刻度尺；H．天平；I．导线；J．铁架台；K．游标卡尺；L．螺旋测微器.其中该实验不需要的器材是__ __ （填字母代号）
（2）在实验中，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，实验要求打点计时器在打第一个点时释放纸带.甲、乙、丙三个学生分别用同一装置各打出一条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.38cm，0.19cm和0.18cm，可见其中肯定有一个学生在操作上有错误，错误操作的同学是__ ___.其错误的操作可能是___ .
正确答案
（1）B、F、H、K、L
（2）甲；先释放纸带再接通电源
在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学的纸带上最初两点相距2mm，他根据数据测得某点v=2.36m/s，距起点h=28.76cm．据此可得：
正确答案
由于阻力的存在，下落过程中阻力做功，物体的机械能减少，所以动能的增加不可能大于重力势能的减少，而该同学求得的动能的增加大于重力势能的减小量，所以错误；
由题意可知，该同学算得的速度偏大，导致动能偏大，而瞬时速度是用中点时刻的速度代替的，即v=
故答案为：动能的增加大于重力势能的减小量，小．
如图1所示，用落体法验证机械能守恒定律的实验，
（1）某同学列举了该实验的几个步骤，其中不正确或没有必要的是______（填序号即可）
A、正确安装好实验仪器
B、将打点计时器接到学生电源的低压直流输出端
C、用天平测出下落重物的质量，且精确到0.01kg
D、实验中，释放纸带前用夹子夹住纸带不上下移动，且保证纸带竖直
E、为了使打出来的第一个点清晰，应该先释放纸带再接通打点计时器电源开关
（2）在实验中打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.8m/s2．实验选用的重物质量为m，纸带上打点计时器打下的连续计时点A、B、C、D到O点的距离如图2所示，则重物从O点运动到C点，重力势能减少______J，重物经过C点时的速度为______ m/s，其动能的增加为______J．（取3位有效数字）
正确答案
（1）B：将打点计时器接到学生电源的低压交流输出端，故B不正确．
C：因为我们是比较mgh、
E：开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，故E不正确．
故选BCE．
（2）重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.2795m J=2.74m J．
利用匀变速直线运动的推论得：
vC=
EkC=
故答案为：
（1）BCE
（2）2.74m，2.33m/s，2.71 m
电磁打点计时器是一种计时装置，请根据电磁打点计时器的相关实验回答下列问题：
（1）在验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示，（相邻计数点的时间间隔为0.02s），单位：cm，g=10m/s2．那么：
①纸带的______端与重物相连．（填“左”或“右”）
②从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减小量△EP=______，物体动能的增加量△E K=______．（取三位有效数字）
③通过计算，数值△EP 与△E K并不相等，这是因为______．
（2）某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带．他已在每条纸带上按每5个点取好计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5．由于不小心，几条纸带都被撕断了，如图所示，请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答
①B、C、D三段中选出从纸带A上撕下的那段应该是______．
②打A纸带时，物体的加速度大小是______m/s2．（取三位有效数字）
正确答案
（1）①从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
②重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.0501J=0.501 J．
利用匀变速直线运动的推论：vB=
EkB=
③通过计算可知动能的增加量小于重力势能的减小量，其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功，导致重力势能没有完全转化为动能
（2）①根据匀变速直线运动的特点（相邻的时间间隔位移之差相等）得出：
x45-x34=x34-x23=x23-x12=x12-x01
所以属于纸带A的是C图．
②根据运动学公式△x=at2得：a=
故答案为：（1）①左； ②0.501J；0.480J；③下落过程中受阻力．
（2）①C；②0.600；
在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量为＝1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，为打点计时器打出的第一个点，点、、为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度为＝9.8m/s2.那么
(1)纸带的________端(选填“左”或“右”)与重物相连；
(2)根据下图上所得的数据，应取图中点和________点来验证机械能守恒定律；
(3)从点到所取点，重物重力势能减少量△p＝________J，动能增加量△k＝________J(结果取3位有效数字)．
正确答案
(1)左
(2)B
(3)1.88；1.84
如图甲是某同学验证《机械能守恒定律》的实验及打出的一条纸带的一部分：
（1）打出的纸带如图乙所示，实验时纸带的______端应和重物相连接．（选填“左”或“右”）
（2）在实验中，该同学发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是______
A．选用的重锤质量过大B．选用的重锤质量过小
C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D．实验时操作不够细，实验数据测量不准确
（3）已知打点计时器的周期为0.02s，当地的重力加速度为g=9.8m/s2，图中数字为各点距起点O的距离，设重锤为m=0.1kg，当打点到B时，重锤的重力势能减少了0.191J，动能增加了0.190J，据此可以得出的结论是：______．
正确答案
（1）重锤拉着纸带做加速运动，相等时间内的位移越来越大，知实验时纸带的左端与重物相连接．
（2）在实验中，该同学发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能，原因是空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力做功消耗了一部分能量．故选：C．
（3）当打点到B时，重锤的重力势能减少了0.191J，动能增加了0.190J，据此可以得出的结论是在误差允许的范围内机械能守恒．
故答案为：（1）左（2）C，（3）在误差允许的范围内机械能守恒．
如图是在验证机械能守恒定律的实验中，接在50Hz交流电的打点计时器打出的纸带．重物做自由落体运动．图中所标出的数据是各点到O点的长度．（取g=9.8m/s2）则质量m=1kg的重物，下落距B点的对应位置（以打点计时器打出的第一个点O为参考点）的速度vB=______，动能EkB=______，重力势能减少mghOB=______．
正确答案
自由落体运动，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故：
vB=
动能EkB=
重力势能减少mghOB=1×9.8×0.0490≈0.48J；
故答案为：0.98m/s，0.48J，0.48J．
（1）如图1是通过重物自由下落的实验验证机械能守恒定律．关于本实验下列说法正确的是______
A．从实验装置看，该实验可用4-6伏的直流电源
B．用公式
C．本实验中不需要测量重物的质量
D．测纸带上某点的速度时，可先测出该点到起点间的时间间隔，利用公式v=gt计算
（2）在做“研究平抛物体的运动”的实验中，
①在固定弧形斜槽时，应注意______；实验中，每次释放小球应注意______．另外，为了较准确的描出平抛运动的轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的是______．
A．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行
B．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O点，作为小球做平抛运动的起点和坐标系的原点
C．为了能尽量多地记录小球的位置，用的X坐标没必要严格地等距离增加
D．将球的位置记录在白纸上后，取下纸，将点依次用线段连接起来
②某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，用如图2所示的装置，将一块平木板钉上复写纸和白纸，竖直立于槽口前某处且和斜槽所在的平面垂直，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A；将木板向后移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B；又将木板再向后移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再得到痕迹C．若测得木板每次后移距离x=20.00cm，A、B间距离y1=4.70cm，B、C间距离y2=14.50cm．（g取9.80m/s2）
根据以上直接测量的物理量推导出小球初速度的计算公式为v0=______（用题中所给字母表示）．小球初速度值为______m/s，从水平抛出到B点的时间为______s．
正确答案
（1）A、该实验可用4-6伏的交流电源，故A错误；
B、用公式
C、
D、如果把重物的实际运动看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证，故D错误；
故选BC
（2）保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度．
A、将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行，防止小球运动过程中碰到木板，故A正确；
B、应以小球在斜槽末端的球心位置作为做平抛运动的起点和坐标原点，故B错误；
C、水平方向做匀速运动，但是没有必要严格地等距离增加，故C正确；
D、轨迹应连成平滑的曲线，而不是用线段连接，故D错误．
故选AC
设时间间隔为t，由x=v0t，y2-y1=gt2，解得：v0=x
将x=20.00cm，y1=4.70cm，y2=14.50cm代入求得v0=2m/s
t=0.1s
故答案为：（1）BC（2）①斜槽末端的切线水平，使小球从同一位置静止释放AC②x
如图是某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，已知打点计时器的打点周期为T，自由下落的重锤质量为m，重力加速度为g，请完成以下问题：
（1）打点计时器打下点C时，物体的速度vc=______．
（2）从起点O到打下点C的过程中，重力势能的减少量△EP=______，此过程中物体动能的增加量△EK=______．
正确答案
（1）由匀变速直线运动的推论vn=
vC=
（2）从起点O到打下点C的过程中，重力势能的减少量△EP=mg（S0+S1）
动能的增加量△EK=
故答案为：（1）
用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．质量为0.300kg的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．
（g取9.8m/s2）
（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．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
D．测量纸带上某些点间的距离；
E．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
将其中操作不当的步骤对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因．
①______ ②______
（2）实验中得到如图2所示的纸带，根据纸带可得重锤从B点到D点重力势能的减少量等于______，动能的增加量等于______．（结果保留三位有效数）
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是______．
正确答案
（1）①B、、电火花和电磁计时器都使用交流电源．
②C、实验时，应先接通打点计时器电源后释放重物，由于重物运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．
（2）重力势能减小量等于△Ep=mgh=0.300×9.8×（0.0442+0.0480）J=0.271 J．
利用匀变速直线运动的推论
vB=
vD=
EkB=
△Ek=EkD-EkB=0.264J
（3）由于实验过程中摩擦阻力的存在，重力势能有一部分转化给了摩擦阻力做功产生的内能．
故答案为：（1）①B ②D
（2）0.271J． 0.264J
（3）由于实验过程中摩擦阻力的存在产生误差．
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