- 验证机械能守恒定律
- 共364题
某同学利用如图（1）所示的装置来验证由小车与钩码组成的系统机械能守恒
（1）现提供如下器材：
A．小车 B．钩码 C．一端带滑轮的长木板 D．细绳 E．电火花打点计器 F．纸带 G．毫米刻度尺 H．游标卡尺
I．低压交流电源 J．220V交流电源．
实验中不需要的器材是______（填写器材前的字母），还需要的器材是______
（2）为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足______
（3）小明和小军同学在做该实验时，小明认为只要采用平衡摩擦力的方法将摩擦力平衡掉就可以了，无须满足（2）问中
小车质量M和钩码质量m的关系，而小军却否认小明的看法，你认为小明的看法______（选填“正确”或“不正确”），
理由是______
（4）两位同学统～观点后完成实验，得到一条纸带，去掉前面比较密集的点，r选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号
为0-6），测出相关距离如图（2）所示，要验证在第2点与第5点时系统的机械能相等，则应满足关系式______（设小车
质量M钩码质量m，打点周期为T．）
正确答案
（1）实验不需要游标卡尺，距离由刻度尺测量，电火花计时器直接使用220V，不需要低压交流电源，
不需要的器材是H，I．还需要天平测量钩码的质量．
（2）为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足M＜＜m，
这样能使摩擦力做的功相对少些，以减小机械能的损失．
（3）小明的看法不正确，因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒．
（4）利用匀变速直线运动的推论：
v2=
v5=
第2点与第5点时系统的动能增加
应满足关系式mg（d5-d2）=
故答案为：
（1）H，I，天平
（2）M＜＜m
（3）不正确，因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒．
（4）mg（d5-d2）=
在“验证机械能守恒定律”的实验中，使质量为m=1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0. 02 s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80 m/s2。
（1）从O点到B点，重物重力势能的减少量△Ep=________J，动能增加量△Ek=_______J （结果取三位有效数字）；
（2）用v表示各计数点的速度，h表示各计数点到O点的距离，以
正确答案
（1）1. 88；1.84
（2）当地重力加速度
（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为E，频率为f，的交流电源上，在实验中打下一条理想纸带，如图1所示，选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则：
①从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为△EP=______，重锤动能的增加量为△EK______．
②根据题中提供的条件，可求出重锤实际下落的加速度a=______，它和当地的重力加速度g进行比较，则a______g（填大于，等于，小于）．
（2）如图2给出器材为：电源E（电动势为12V，内阻不计），木板N（板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张），两个金属条A、B（平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好，用作电极），滑线变阻器R（其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻），直流电压表
（量程为6V，内阻很大，其负接线柱与B极相连，正接线柱与探针P相连），开关K．现要用图中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线．AB间的电压要求取为6V．
（Ⅰ）在图2中连线，画成实验电路原理图．
（Ⅱ）下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方．
a．接好实验电路．
b．______．
c．合上K，并将探针P与A相接触．
d．______．
e．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上．画一线段连接AB两极，在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点，用探针把它们的位置印在白纸上．
f．将探针与某一基准点相接触，______，这一点是此基准的等势点．用探针把这一点的位置也压印在白纸上．用相同的方法找出此基准点的其它等势点．
g．重复步骤f，找出其它4个基准点的等势点．取出白纸画出各条等势线．
（3）如图3是多用表的刻度盘，当选用量程为50mA的电流档测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA；若选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时，表针也指示在图示同一位置，则所测电阻的阻值为______Ω．如果要用此多用表测量一个约2.0×104Ω的电阻，为了使测量比较精确，应选的欧姆档是______（选填“×10”、“×100”或“×1K”）．换档结束后，实验操作上首先要进行的步骤是______．
正确答案
（1）①重锤下落的高度为（s0+s1），重力势能的减少量为mg（s0+s1）．
C点的速度为：vC=
打C点时重锤的动能为：EK=
②重锤下落的加速度a=
（2）（Ⅰ）由题意，滑线变阻器R总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻，变阻器采用分压式接法，便于调节电压．实验电路原理图如图所示．
（Ⅱ）b、开关闭合前，把变阻器的滑动触头输出电压最小的位置，则把变阻器的滑动触头移到靠近D处．
d、为使AB间的电压达到6V，则应调节R，使电压表读数为6V．
f、记下电压表读数，在导电纸上移动探针，找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点．
（3）所测电流I=30.7mA，若选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时，表针也指示在图示同一位置，则所测电阻的阻值为R=15×100=1.5×103Ω．如果要用此多用表测量一个约2.0×104Ω的电阻，为了使测量比较精确，应选的欧姆档是“×1K”挡．换挡后需重新欧姆调零．
故答案为：（1）①mg（S0+S1），
②
（2）（Ⅰ）连接线路如图
（Ⅱ）b．把变阻器的滑动触头移到靠近D端处
d．调节R，使电压表读数为6V
f．记下电压表读数，在导电纸上移动探针，找出电压表
读数与所记下的数值相同的另一点
（3）30.7～30.9mA；1.5×103Ω．×1K，欧姆调零．
（1）某同学探究《动能与重力势能的转化和守恒》实验中，下面哪些测量工具是必需的？______
（A）天平 （B）弹簧秤 （C）刻度尺 （D）秒表
（2）．在《验证机械能守恒定律》的实验中，纸带上打出的点如图所示，若重物的质量为1kg，图中点P为打点计时器打出的第一个点，则从起点P到打下点B的过程中，重物的重力势能的减小量△EP=______J，重物的动能的增加量△EK=______J，由此得到的结论是______．（打点计时器的打点周期为0.02s，g=9.8m/s2，小数点后面保留两位）
正确答案
（1）我们应用的原理是：mgh=
故选：C
（2）△EP=mgh=1×9.8×5.01×10-2=0.49J
v=
所以：△EK=
即：△EP≈△EK，所以得到的结论是：在误差允许的范围内机械能守恒
故答案为：（1）C
（2）0.49；0.48；在误差允许的范围内机械能守恒
在用落体法验证机械能守恒定律的实验中：
①所用重锤的质量m=1.0kg，打点计时器所用电源频率50Hz，打下的纸带如图所示（图中的数据为从起始点0到该点的距离）．则打在B点时，重锤的速度vB=______m/s，重锤的动能EKB=______J，从开始下落到打B点时，重锤的势能减小量是______J（G取10m/s2，取两位有效数字）．
②根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以v2为纵轴，以h为横轴，画出的图线应是下图中的______．
正确答案
①B点的瞬时速度等于AC段的平均速度，则vB=
重力势能的减小量△Ep=mgh=10×0.0324J≈0.32J．
②根据机械能守恒定律得，mgh=
故选C．
故答案为：①0.79 0.31 0.32 ②C
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