人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律同步达标检测题

这是一份人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律同步达标检测题，共22页。试卷主要包含了5实验，8m/s2，则，92，18m/s 0，30 3等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册
8.5实验：验证机械能守恒定律 课时作业5（含解析）



1．利用图甲所示装置完成“验证机械能守恒定律”实验

(1)图乙是某次实验得到的一条纸带，点为打点的起始点，在纸带上选取连续清晰的点迹依次标注、、、、、，取当地的重力加速度为，重物的质量为。从点至点的过程中，重物的重力势能变化量大小_____；打点时重物的速度大小_____。（此小题计算结果均保留三位有效数字）

(2)纸带上各计数点到起始点的距离为，各计数点对应的重物速度为。小张同学欲通过绘制图线研究重物机械能是否守恒。图丙中能得出重物下落过程中机械能守恒的图线是_____。

2．图甲为某实验小组做“验证机械能守恒定律”的实验装置，光电门 A、B 固定在气垫导轨上，细线两端分别与钩码和滑块相连，重力加速度为 g。

(1)实验的主要操作如下：
①按图组装好实验器材；
②让滑块从气垫导轨上光电门A 的右侧某位置由静止释放；
③记录遮光条通过光电门 A、B 所用的时间分别为t1、t2；
④改变光电门 B 的位置，进行多次实验。
为完成该实验，还缺少的主要操作是_____；
(2)实验中还需要测量的物理量有_____；
①滑块的长度 D；
②遮光条的宽度 d；
③两个光电门之间的距离 L；
④滑块（含遮光条）的质量 M；
⑤钩码的质量 m。
(3)对于滑块（含遮光条）和钩码组成的系统，重力势能的减少量DEp=_______；动能的增加量DEk=_____。（用上述所给的字母表示）
3．现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空：
若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_______________；动能的增加量可表示为_______________。若在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为__________。


4．某同学利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律，图中A、B为两个光电门。
（1）该同学首先利用20分度的游标卡尺测量小球的直径d，测量结果如图乙所示，则d＝________cm；

（2）让小球从光电门A上方某一高度处自由下落，计时装置测出小球通过光电门A、B的挡光时间tA、tB，已知当地的重力加速度为g，用刻度尺测量出光电门A、B间的距离h，则只需比较________与________是否相等就可以验证小球下落过程中机械能是否守恒；（用题目中涉及的物理量符号来表示）
（3）该同学的实验操作均正确，经过多次测量发现，（2）中需要验证的两个数值总是存在一定的误差，产生这种误差的主要原因是__________________。
5．小蓉设计了一个用汽垫导轨完成“验证机械能守恒定律”的实验，如图所示，她将光电门固定于导轨的A处，使导轨倾斜，将带有遮光片的滑块从汽垫导轨的B处静止释放，记下光电门显示的时间，多次改变导轨的倾斜角度，并将滑块从同一位置B静止释放，得到多组不同的时间△t，但小蓉还有很多问题需要你解忙解决：

(1)该实验中还需要测量的物理量有（____）
A、滑块的质量m
B、B点到A点的距离L
C、AB间的竖直高度d
D、遮光片的宽度△x
(2)结合(1)中所选物理量字母，要证明“机械能守恒定律”成立，需要得到_____与_____的直线图像，若为通过原点的直线，则可说明：在误差允许范围内，机械能守恒定律成立。
6．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。

(1)某次实验测得倾角，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=___，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp=___，在误差允许的范围内，若ΔEk=ΔEp，则可认为系统的机械能守恒；（用题中字母表示）
(2)某同学利用上述实验来测重力加速度，具体做法：使两个物体质量相等M=m，改变A、B间的距离d，测出遮光片通过光电门的瞬时速度v，作出的v2－d图象，如图乙所示，则重力加速度g=_________m/s2。
7．(1)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，在下面所列举的该实验的几个操作步骤中，你认为没有必要进行的或者错误的步骤是______（填字母代号）

A．按照图示的装置安装器件
B．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上
C．用天平测量出重物的质量
D．先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关
E．在打出的纸带上，依据打点的先后顺序选取A、B、C、D四个合适的相邻点，通过测量计算得出B、C两点的速度为vB、vC，并测出B、C两点间的距离为h
F．在误差允许范围内，看减少的重力势能mgh是否等于增加的动能，从而验证机械能守恒定律
(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点周期为0.02 s，自由下落的重物质量为1 kg，打出一条理想的纸带，数据如图所示，单位是cm，g取9.8 m/s2，O、A之间有多个点没画出，打点计时器打下点B时，物体的速度vB＝____ m/s，从起点O到打下B点的过程中，重力势能的减少量ΔEp＝________ J，此过程中物体动能的增量ΔEk＝________ J。（答案保留两位有效数字）
8．某探究学习小组在实验室里组装了一套如图所示的装置来“探究自由落体运动过程中动能与势能的转化与守恒”，在实验中：

（1）下面叙述正确的是_________
A．用天平称出重物的质量
B．打点计时器应接在电压为4～6V的交流电源上
C．应先通电再释放纸带
D．选用点迹清晰、特别是第1、2点间距接近2mm的纸带
（2）小明同学按图甲安装仪器并通过正确操作，获得的一条纸带如图乙所示，图中O点是打出的第一个点迹，A、B、C、D、E、F、G是依次打出的点，量出OF间的距离为h ，EG之间的距离为H。已知电火花式打点计时器的打点周期为T，重物的质量为m，当地的重力加速度为g。则从打O点到打F点过程中，重物重力势能的减少量的大小为___、动能的增加量的大小为______；
（3）在题（2）实验中，考虑到空气阻力以及纸带与限位孔之间的摩擦，重物动能的增加量应略_________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力势能的减少量。
9．某同学利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。
(1)除图中器材外，此实验还需要的实验器材有______
A．天平B．毫米刻度尺C．秒表D．运动小车

(2)该同学开始实验时情形如图甲所示，接通电源释放纸带，请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：①______；②______
(3)该同学经修改错误并正确操作，让质量为1kg的重锤下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为频率是50Hz的交变电源，纸带打点如图乙所示。纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点（O、A间有点未画出），选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点（图中未画出），各计数点与O点距离如图乙所示，单位为mm，重力加速度为9.8m/s2，则：（结果保留三位有效数字）
根据纸带，打点计时器打下B点时，重锤速度vB=____，重锤动能EkB=______，从开始下落算起，打点计时器记录B点时，重锤势能减少量为______。由此可以得到的实验结论是：______；
(4)如图是另一同学利用最理想的实验装置进行实验得到的一条纸带，图中点1是打点计时器打出的第一个点，其他各点是紧接着连续打出的点，如果发现第1、2两点之间的距离明显大于2mm，这是因为实验操作时______；
(5)若实验操作正确，该同学根据公式计算出从第1点到第6点重锤动能增加量，由计算出重力势能的减少量，再根据得出重锤在下落过程中机械能守恒的结论，则该探究过程是______（选填“合理”或“不合理”）的
10．小明同学利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。A为装有挡光片的钩码，总质量为M，挡光片的挡光宽度为b，轻绳一端与A相连，另一端跨过光滑轻质定滑轮与质量为m（m