机械能守恒实验练习题

机械能守恒实验练习题

1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50hz，查得当地的重力加速度9．8m/s2，某同学选择了如图所示的一条理想的纸带，并用刻度尺测量出了各计数点到O点的距离。图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D 分别是每打两个点取出的计数点。当重物由O点运动到C点时，已知重物质量为1kg，请根据以上数据，填写出下面四个空（计算结果保留三位有效数字）：

（1）由上图可知，重物与纸带的端相连。（填“左”或“右”）；

（2）重力势能的减少量 J；

（3）动能的增加量 J；

（4）根据计算的数据可得出结论：．

2．下图是“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图，以下列出了一些实验步骤：A．用天平测出重物和夹子的质量

B．把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内C．把打点计时器接在交流电源上，电源开关处于断开状态

D．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，让重物靠近打点计时器，处于静止状态

E．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带，之后再断开电源

F．用秒表测出重物下落的时间

G．更换纸带，重新进行两次实验

(1)对于本实验，以上不必要的两个步骤是_____ 和________

图乙为实验中打出的一条纸带,O为打出的第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出),打点计时器每隔0.02 s打一个点. 若重物的质量为0.5 kg,当地重力加速度取g=9.8 m/s2,由图乙所给的数据可算出(结果保留两位有效数字):

① 从O点下落到B点的过程中,重力势能的减少量为 J.

② 打B点时重物的动能为 J.

(2) 试指出造成第(1)问中①②计算结果不等的原因是

3．如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置：所用电源的频率为50 Hz。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：cm）如图所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C是连续打下的三个点。

（1）关于这一实验，下列说法中正确的是（）

A．打点计时器应接直流电源

B．应先释放纸带，后接通电源打点

C．需使用秒表测出重物下落的时间

D．释放重物前，重物应靠近打点计时器

（2）若重锤质量为1kg，重力加速度取9.8m/s2。打点计时器打出B点时，重锤下落的速

度v B= m/s，重锤的动能E kB= J。从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为 J（结果保留两位

．．有效数字）。通过计算，数值上ΔE p____ΔE k（填“>”“＝”或“<”），这是因为。4．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器电源频率为50Hz，重物质量m=1．00kg，当地重力加速度g=9．80m/s2．

（1）下列实验步骤操作合理的排列顺序是（填写步骤前面的字母）．

A．将打点计时器竖直安装在铁架台上

B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落

C．取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻转）重新做实验

D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带

E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3…h n，计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3…v n

F．分别算出1

2

mv n2和mgh n，在实验误差允许的范围内看是否相等

（2）某同学按照正确的操作选得纸带如图所示，其中O点是打下的第一个点，A、B、C

为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出），该同学用毫米刻度尺测量O点

到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）．

①这三组数据中不符合读数要求的是

②根据图上所得的数据，应取图中O点到点来验证机械能守恒定律

③从O点到③问中所取的点，重物重力势能的减少量△E p= J，动能的增加量△E k= J（结果保留三位有效数字）

5．在追寻科学家研究足迹的过程中，某同学为探究恒力做功和物体动能变化间的关系，

采用了如图甲所示的实验装置．

（1）实验时，该同学用钩码的重力表示小车受到的合力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为应该采取的措施是．（多选，只需填字母代号）

A．保证钩码的质量远小于小车的质量

B．保证细线与长木板平行

C．把长木板不带滑轮的一端适当垫高以平衡摩擦力

D．必须先接通电源再释放小车

（2）如图乙所示是实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相关计数点问的距离已在图中标出，测出小车的质量为M，钩码的总质量为m．从打B点到打E点的过程中，合力对小车做的功是，小车动能的增量是（用题中和图中的物理量符号表示）．

参考答案

1．1）左 ；（2）2．74 J ；（3）2．72 J ；

（4）结论：在实验误差的允许范围内，重物的重力势能的减小量等于其动能的增加量，所以重物的机械能守恒 。

【解析】

试题分析：（1）因为纸带做匀加速运动，相邻两点间的距离逐渐变大，故重物与纸带的左端相连；（2）重物由O 点运动到C 点时重力势能的减少量19.80.2795 2.74P OC E mgh J J ∆==⨯⨯=；（3）打C 点时的速度：

；动能

的增加量 （4）根据计算的数据可得出结论:在实验误差的允许范围内，重物的重力势能的减小量等于其动能的增加量，所以重物的机械能守恒 。

考点：验证机械能守恒定律

【答案】（1）A 、F ， 0.86 0.81

（2）由于空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力做功

【解析】

试题分析：（1）因为我们是比较mgh 、2 12mv 的大小关系，故m 可约去比较，不需要用天平．故A 没有必要；打点计时器是记录时间的仪器，所以不需要秒表测量时间，故F 没有必要。

①从O 点下落到B 点的过程中，减少的重力势能20.59.817.60100.86p E mgh J -∆==⨯⨯⨯=。 ②根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B 点时小车的瞬时速度大小．0.22990.1579 1.8/20.022AC B X v m s T -=

==⨯ ， 增加的动能221

10.5 1.80.8122k B E mv J ∆==⨯⨯

=（）。 （2）p k E E ∆∆＞的原因是由于纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦以及空气阻力。

考点：验证机械能守恒定律

【名师点睛】能够清楚该实验的工作原理和实验步骤，熟练应用匀变速直线运动规律来解决纸带问题是力学实验中常见的问题，计算要注意单位的换算和有效数字的保留。

【答案】（1）D

（2）0.98、0.48、0.49、>、有纸带摩擦和空气阻力 【解析】

试题分析：（1）打点计时器应接交流电源，故A 错误；实验时应先接通电源，再释放纸带，故B 错误；重物下落的时间不需要秒表测量，可以通过打点计时器得出，故C 错误；释放重物前，重物应靠近打点计时器，故D 正确。

（2）B 点的瞬时速度2

7.06 3.1410(/0.98/20.0)4

AC B x v m s m s T --⨯===，则重锤的动能