高中物理人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律随堂练习题，共7页。
合格考训练
1．(多选)在利用自由落体运动“验证机械能守恒定律”的实验中，有关重物质量的说法正确的是( AC )
A．应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力
B．应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动
C．不需要称量重物的质量
D．必须称量重物的质量，而且要估读到0.01 g
解析：本实验的原理是利用重物自由下落验证机械能守恒定律，因此应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的阻力与重物所受的重力相比可以忽略不计，从而保证重物和纸带做自由落体运动，选项A正确，B错误；重物的质量不需要测量，选项C正确，D错误。
2．在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是后面的一些点。算出打下B、C两点时重物的速度分别是vB、vC，测得B、C两点间的距离为h，那么验证机械能守恒的表达式可写为( B )
A．gh＝veq \\al(2,C)－veq \\al(2,B) B．gh＝eq \f(1,2)veq \\al(2,C)－eq \f(1,2)veq \\al(2,B)
C．vC＝vB＋gT D．veq \\al(2,B)＋veq \\al(2,C)＝2gh
解析：从B运动到C的过程中，重力势能的减少量为ΔEp＝mgh，动能的增加量为ΔEk＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,C)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)，所以验证机械能守恒的表达式为mgh＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,C)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)，即gh＝eq \f(1,2)veq \\al(2,C)－eq \f(1,2)veq \\al(2,B)，选项B正确。
3．实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图(a)所示，标尺盘中A、B、C、D为摆锤的四个位置，A、B、C三点与最低点D的高度差已由计算机默认。某组同学在实验中，得到的图像如图(b)所示。图像的横轴表示摆锤距D点的高度h，纵轴表示摆锤的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。下列说法错误的是( D )
A．光电门传感器要分别放在D、C、B点进行重复操作
B．摆锤每次释放的高度要保持不变，且必须保证摆锤能完全遮挡红外发射孔
C．图线甲表示摆锤的机械能E
D．图线乙表示摆锤的机械能E
解析：光电门传感器要分别放在D、C、B点进行重复操作，利用光电门来测量摆锤在各点的瞬时速度，注意摆锤每次释放的高度要保持不变，且必须保证摆锤能完全遮挡红外发射孔，A、B正确；摆锤由静止释放后，重力做正功，重力势能Ep不断减少，动能Ek不断增加，通过观察题图(b)易知：乙表示摆锤的重力势能Ep，丙表示摆锤的动能Ek，甲表示摆锤的机械能E，C正确，D错误。故本题应选D。
4．如图甲所示，一同学利用光电计时器等器材做验证机械能守恒定律的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的高度差为H(H≫d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则：
(1)多次改变H，重复上述实验，作出H随eq \f(1,t2)的变化图像如图乙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式_d2＝2gH0teq \\al(2,0)__时，可判断小球下落过程中机械能守恒。
(2)实验中，因受空气阻力的影响，小球动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，适当降低下落高度后，ΔEp－ΔEk将_减少__(选填“增加”“减少”或“不变”)。
解析：(1)若小球减少的重力势能等于增加的动能，可以认为小球的机械能守恒，则有mgH＝eq \f(1,2)mv2，即2gH0＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t0)))2，解得H0＝eq \f(d2,2g)·eq \f(1,t\\al(2,0))。
(2)由于该过程中有空气阻力做功，而A、B之间高度差越大，空气阻力做功越多，故适当减小下落高度后，ΔEp－ΔEk将减少。
等级考训练
5．(2023·杭州四中高一期中)下列四个学生实验中，必须要测量质量、时间和位移的是( B )
A．探究小车速度随时间变化的规律
B．探究加速度与力、质量的关系
C．验证机械能守恒定律
D．探究平抛运动的特点
解析：探究小车速度随时间变化的规律的实验中，不需要测小车的质量，故A错误；探究加速度与力、质量的关系的实验中，需要测小车的质量，需要用时间和位移求加速度，故B正确；验证机械能守恒定律的实验中，不需要测小球的质量，故C错误；探究平抛运动的特点，不需要测小球的质量，故D错误。故选B。
6．(2022·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)
下列情况下可能增大实验误差的是( D )
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