- 验证机械能守恒定律
- 共364题
利用如右图所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验，除了所需的打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物，此外还需要下列器材中的______（填字母代号）
A．直流电源
B．交流电源
C．游标卡尺
D．毫米刻度尺
E．天平及砝码
F．秒表．
正确答案
要验证钩码动能的增加量与重力势能的增加量是否相等，即看是否有这样的关系mgh=
故答案为：BD．
“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．
（1）比较这两种方案，______（选填“甲”或“乙”）方案好些，理由是______．
（2）如图丙是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T=0.1s．物体运动的加速度a=______；该纸带是采用______（选填“甲”或“乙”）实验方案得到的，简要写出判断依据______．
（3）如图丁所示是采用甲方案时得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是______
A．vN=gnT B．vN=
正确答案
（1）机械能守恒定律的条件是只有重力做功，甲方案中摩擦阻力小，误差小，且操作方便，故可采用图甲方案．
（2）考虑将纸带计数点B到F等效分成两段BD和DF，根据△x=a
（3）应根据
故答案为（1）甲，该方案摩擦阻力小，误差小，操作方便．
（2）4.83m/s
（3）B
如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，完成以下填空．
实验步骤如下：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平．
②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s．
③将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．
④读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间△t1和△t2．
⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
⑥滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=______和Ek2=______．
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=______．（重力加速度为g）
⑧如果满足关系式______，则可认为验证了机械能守恒定律．
正确答案
（1）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门1速度v1=
滑块通过光电门2速度v2=
系统的总动能分别为Ek1=
l
△t1
)2和Ek2=
l
△t2
)2
（2）在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=mgs
（3）如果满足关系式△Ep=Ek2-Ek1，即系统重力势能减小量等于动能增加量，则可认为验证了机械能守恒定律．
故答案为：（1）
（2）△Ep=mgs
（3）△Ep=Ek2-Ek1
在《验证机械能守恒定律》的实验中：
（1）下列实验操作顺序正确合理的一项是______；（填序号）
A．先将固定在重物上的纸带穿过打点计时器，再将打点计时器固定在铁架台上
B．先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源
C．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源
D．先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计器的电源
（2）质量 m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，相邻记数点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2．（保留3位有效数字）：
①打点计时器打下记数点B时，物体的速度VB=______m/s．
②从点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能的减小量△EP=______J，动能的增加量△EK=______ J．
正确答案
（1）A、应先将打点计时器固定在铁架台上，再将纸带穿过打点计时器，最后将纸带固定在重物上．故A错误．
B、先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源，然后释放重物．故B正确．
C、如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差．故C错误．
D、实验结束应立即切断电源以防仪器的损坏，然后再取下固定在重物上的打好点的纸带．故D错误．
故选B．
（2）①vB=
②重力势能减小量△Ep=mgh=1×9.8×0.0486m J=0.476 J．
利用匀变速直线运动的推论得：
EkB=
故答案为：（1）B
（2）0.973m/s，0.476J，0.473 J
（1）若在示波器的Y输入”和“地”之间加上如图甲所示的电压，而扫描范围旋钮置于“外X”档，则此时屏上应出现的情形是图乙中的______．
（2）某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．
①实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？
②如图所示，用10分度的游标卡尺测得遮光条的宽度d=______cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.25×10-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为______ m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：滑块（含遮光条）的质量M以及______和______（文字说明并用相应的字母表示）．
③本实验通过比较______和______在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．
正确答案
（1）扫描范围旋钮置于“外X”挡，此时机内没有扫描电压，“y输入”与“地”之间接信号输入电压如图甲所示为一稳恒电压，则亮点在y方向的偏转是固定值，水平方向也没有外接电压，屏上的亮斑不会发生水平方向的移动，所以看到的图象应该是C图中的图象，故ABD错误，C正确．
故选C．
（2）①当气垫导轨接通电源后，导轨可以认为是光滑的，判断是否水平的方法是：接通电源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）．
故答案为：接通电源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）．
②游标卡尺主尺读数为0.5cm，游标尺上第0个刻度与主尺上某一刻度对齐，则游标读数为0×0.1=0.0mm=0.00cm，所以最终读数为：0.5cm+0.00cm=0.50cm；
由于遮光条通过光电门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，因此滑块经过光电门时的瞬时速度为：滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s，钩码的质量m．
v=
根据实验原理可知，该实验中需要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能是否守恒，故需要测量的物理量为：
故答案为：0.50cm，0.4，滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s，钩码的质量m．
③钩码和滑块所组成的系统为研究对象，其重力势能的减小量为mgs，系统动能的增量为：
故答案为：mgs，
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