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1、能量守恒定律和能源 基础夯实 1在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中要用工具测量和通过计算得到的 有() A重锤的质量 B重力加速度 C重锤下落的高度 D与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度 答案： CD 解析： 通过实验原理可知，重锤下落高度要用毫米刻度尺直接量出，下落这一高度时对 应的速度用平均速度求出，故需用工具测量的是C，通过计算得到的是D. 2在“验证机械能守恒定律”的实验中 (1)实验的研究对象是_ (2)供选择的重物有以下四个应选择() A质量为100g的钩码 B质量为10g 的砝码 C质量为200g 的木球 D质量为10g 的塑料球 (3)给打点计时器提供的电源如下，应选
2、择() A4 节干电池 B3 节蓄电池 C学生电源4V6V，交流输出 D学生电源4V6V，直流输出 答案： (1)带纸带夹的重锤(2)A(3)C 3在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中： (1)打点计时器所接交流电的频率为50Hz，甲、乙两条实验纸带如图所示，应选_ 纸带好 (2)若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定 律现已测得2、4 两点间距离为s1,0、 3 两点间距离为 s2，打点周期为 T，为了验证0、3 两 点间机械能守恒，则s1、s2和 T 应满足的关系为_ 答案： (1)甲(2)T 2s 2 1 8gs2 解析： (1)由于甲图中1、
3、2两点间的距离(1.9mm) 接近于 2mm，故选甲图 4(哈师大附中08 09 学年高一下学期期中)在当地重力加速度为9.8m/s 2 的实验室内进 行验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率为50Hz.一同学选择了一条理想纸带，用刻 度尺测量时各计时点位置对应刻度尺上的读数如图所示图中 O 是自由落体的初始第一点，A、 B、 C、 D 是纸带上连续的几个点，图中数值的单位为厘米根据实验并结合纸带回答下列问 题： 实验时要从几条纸带中挑选第一、二两点间的距离接近_并且点迹清晰的纸带进 行测量； 若重锤质量为mkg，则重锤从开始下落到B 点时，减少的重力势能为_J；(数字部 分保留三位有效数
4、字) 若重锤质量为mkg，则重锤到B 点时，重锤的动能为_J(数字部分保留三位有效 数字 ) 答案： 2mm6.88m6.82m 5(辽宁实验中学0809 学年高一下学期期中)在“验证机械能守恒定律”的实验中：所 用电源的频率为50Hz.某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O 的距离 (单 位： mm)如图所示，图中O 点是打点计时器打出的第一个点，A、 B、C、D、E 分别是每打两 个点取出的计数点 (1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为_ A打点计时器(包括纸带 )B重锤C天平 D毫米刻度尺E秒表 (或停表 )F运动小车 (2)若重锤的质量为mkg，则重锤从开始下落到打
5、B 点时，减少的重力势能是_J， 从 重锤 下 落到 打B点 时 增 加的 动 能 是_J ， 得 到 的结 论 是 _ (取 g9.8m/s 2，结果保留三位有效数字 ) 答案： (1)ABD(2)1.91m1.88m在实验误差允许的范围内，重锤的机械能守恒 6在利用打点计时器验证自由下落物体机械能守恒的实验中，设物体在打O 点时释放， 打点计时器打A 点时物体速度为v，如图所示，一同学在实验报告中填写如下： v2.36m/s.h28.76cm，v 2 2 2.785m2/s2，gh2.718m2/s 2 .由以上数据说明在误差范围内相 等，故机械能守恒 老师批阅：“数据非实验所得！” 老师
6、作此批阅的理由是什么？ 答案： 在本实验中，由于空气阻力和摩擦力不可避免，所以重力势能的减少量大于动能 的增加量，或者说物体下落的实际加速度ag.所以实验所测数据的实际结果应是 1 2v 2 gh.而 不是这位同学的 1 2v 2gh. 能力提升 1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，重物速 度分别是vB、vC，量得 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() Aghv 2 C v 2 B Bgh1 2v 2 C 1 2v 2 B CvCvBaT Dv 2
7、Bv 2 C2gh 答案： B 解析： 从 BC 的过程 EP减 mgh， Ek增 1 2mv 2 C 1 2mv 2 B， 所以需验证的表达式为mgh 1 2mv 2 C 1 2mv 2 B. 即 gh 1 2v 2 C 1 2v 2 B. 2(福建厦门六中0809 学年高一下学期期中)在验证机械能守恒定律的实验中，质量为 m1.00kg 的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点在纸带 上选取五个连续的点A、B、C、D 和 E，如图所示其中O 为重锤开始下落时记录的点，各 点到 O 点的距离分别是31.4mm、49.0mm、 70.5mm、 95.9mm、124.8m
8、m.当地重力加速度g 9.8m/s 2. 本实验所用电源的频率 f50Hz.(结果保留三位有效数字) (1)打点计时器打下点B 时，重锤下落的速度vB _m/s，打点计时器打下点 D 时， 重锤下落的速度vD_m/s. (2)从打下点B 到打下点 D 的过程中，重锤重力势能减小量Ep_J，重锤动能增 加量 Ek_J. (3)在误差允许范围内，通过比较_就可以验证重锤下落过程中机械能守恒了 (4)设重锤在下落过程中受到恒定不变的阻力F，则可根据本实验数据求得阻力F 的表达 式为 _(用题中所给字母m，g，s1，s2，f 表示 ) 答案： (1)0.9751.36(2)0.4590.447 (3)
9、重力势能的减小量和动能的增加量相等 (4)mgm(s2s1)f 2 3如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00kg 的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔 固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直 自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的 运动测得记号之间的距离依次为26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm， 已知电动机铭牌上标有“1440r/min ”的字样，由此验证机械能守恒根据以上内容，回答下 列问题： (1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T_s，图乙中的圆柱棒的_端是悬挂
10、端 (填“左”或“右”) (2)根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C 时，圆柱棒下落的速度vC_m/s；画 下记号 D 时，圆柱棒下落的速度vD _m/s；记号 C、D 之间圆柱棒的动能的变化量为 _J，重力势能的变化量为_J(g9.8m/s 2)由此可得出的结论是 _(结果 保留两位有效数字) 答案： (1)T 1 n 60 1440s0.042s，左端相邻笔迹间间距大，故左端是悬挂端 (2)vC (58.042.0)10 3 0.0422 m/s 1.2m/s， vD (58.074.0)10 3 0.042 2 m/s1.6m/s， EK1 2m(v 2 Dv 2 C)0.53J，EPm
11、g CD 0.57J， 在误差允许范围内，圆柱体的机械能是守恒的 4用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，根据纸带算出相关的速度v，量出下落 距离 h，则以 v 2 2 为纵轴，以h 为横轴，画出的图象应是下图中的哪一个？其斜率又表示什么？ 答案： C其斜率表示重力加速度g 解析：对于自由落体运动，由静止开始下落高度h 后，重力势能减少mgh，动能增加 1 2mv 2， 应满足 mgh 1 2mv 2，即1 2v 2g h. 5图中甲、乙两图都是利用“验证机械能守恒定律”的实验来测量当地的重力加速度g 值的装置示意图已知打点计时器的打点频率为50Hz. (1)这两图相比较，用哪个图所示的装置
12、实验较好？简单说明理由 (2)上图中的丙是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中O 点为打点的第一个点，标为1，后面依次打下的一系列点迹分别为2、3、4、5 .经测量， 第 15 至 17 点间的距离为11.69cm，第 1 至第 16 点间的距离为43.83cm，则打下第16 个点时， 重物下落的速度大小为_m s 1.在实验误差允许的范围内，可认为重物在下落的过程中 机械能守恒，由此求得重力加速度值为g_m s 2 (要求保留3 位有效数字 ) 答案： 甲图2.92m s 1 9.74m s 2 解析： (1)用甲图所示的装置实验较好因为用夹子固定，可以避免乙图由于手的抖动而 造成纸带上的第1 个点迹被拖长和位置不确定的现象另外由于用夹子固定纸带，便于纸带 调整到竖直方向，以避免纸带与打点计时器(限位孔 )之间产生较大的摩擦，而乙图中用手握住 纸带，难于做到这一点 (2)v16 0.1169 0.0222.9225(m s 1) 由 mgh 1 2mv 2 16，得： gv 2 16 2h 2.9225 2 20.43839.74(m s 2) 注：本题中利用“验证机械能守恒定律”的实验来完成测量当地的重力加速度g 值，这 是对教材中实验方法的拓展这种拓展，是近年来高考实验题的变化趋势学习中需重视更 新实验情景，变换实验方式，不断提高观察的思维能力