17-18版 第5章 实验8 课后限时训练22

课后限时训练(二十二)

(建议用时：40分钟)

1．如图3所示，在做“验证机械能守恒定律”实验时，下列实验器材需要的是()

图3

A．停表B．量角器C．打点计时器D．弹簧

C[验证机械能守恒定律需要测量下落高度和速度，要用打点计时器记录位置和时间．故选C项．]

2．(2016·浙江4月学考)(1)在下列学生实验中，需要用到打点计时器的实验有________(填字母)．

A．“探究求合力的方法”

B．“探究加速度与力、质量的关系”

C．“探究做功与物体速度变化的关系”

D．“探究作用力与反作用力的关系”

(2)做“验证机械能守恒定律”的实验．已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材是图中的________(填字母)．

A B C D

某同学在实验过程中，①在重锤的正下方地面铺海绵；②调整打点计时器的两个限位孔连线为竖直；③重复多次实验．以上操作可减小实验误差的是________(填序号).

【导学号：81370222】【解析】(1)“探究加速度与力、质量的关系”和“探究做功与物体速度变化的关系”两个实验都要测量纸带，计算得到物体的速度，都要用打点计时器．“探究求合力的方法”、“探究作用力与反作用力的关系”，主要测量力的大小和方向，不需要打点计时器．所以选B、C.(2)验证机械能守恒定律需要重锤，还需要毫米刻度尺测量纸带上点距，所以选B、D.调整打点计时器的两个限位孔连线为竖直可以减小阻力，使增加的动能更加接近减少的重力势能，重复多次实验可减小实验误差，所以选②、③.

【答案】(1)BC(2)BD②③

3．如图4所示，在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50 Hz，依次打出的点为0、1、2、3、4、…、n.则：

图4

(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为________、________、________，必须计算出的物理量为________、________，验证的表达式为________．

(2)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(或将纸带翻个面)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，用刻度尺测出重物下落的高度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

2m v

2

n

和mgh n，在实验误差允许范围内看是否相等

【解析】(1)要验证从第2点到第6点之间的纸带对应重物的运动过程中机械能守恒，应测出第2点到第6点的距离h26，必须测出第1点到第3点之间的距离h13和第5点到第7点之间的距离h57，必须计算出第2点和第6点的瞬时

速度v2和v6，机械能守恒的表达式为mgh26＝1

2m v

2

6

－

1

2m v

2

2

.

(2)实验操作顺序为ADBCEF.

【答案】 (1)第2点到第6点之间的距离h 26 第1点到第3点之间的距离h 13 第5点到第7点之间的距离h 57 第2点的瞬时速度v 2 第6点的瞬时速度

v 6 mgh 26＝12m v 26－12m v 22 (2)ADBCEF

4．在“验证机械能守恒定律”的实验中，现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、重锤、天平、毫米刻度尺、50 Hz 交流电源．回答下列问题：

(1)关于重锤的选用，以下说法正确的是( )

A ．选用重锤时，重的比轻的好

B ．选用重锤时，密度大的比密度小的好

C ．选用重锤后要称质量

D ．重锤所受重力要选大于它所受的空气阻力和打点计时器对纸带的阻力

(2)如图5所示，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是________(选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)．作这样选择的原因是________________．

甲 乙 丙 丁

图5

(3)在实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，则结果( )

A ．mgh >12m v 2

B ．mgh <12m v 2

C ．mgh ＝12m v 2

D ．以上都有可能

【解析】 (1)选重锤应选用质量和密度较大的，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．故选项A 、B 、D 正确．

(2)实验中要让重物靠近打点计时器，可以在纸带上记录足够多的点；实验中手提着纸带上端并保持纸带竖直，可以减少纸带与限位孔间的摩擦阻力．故甲

正确，原因如上所述．

(3)重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度看，由于阻力做功，重力势能减少的量除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量会大于动能的增加量．故选A.

【答案】(1)ABD(2)甲实验中要让重物靠近打点计时器，可以在纸带上记录足够多的点(实验中手提着纸带上端并保持纸带竖直，可以减少纸带与限位孔间的摩擦阻力)(3)A

5．(2017·诸暨调研)在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图6所示．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位cm)．

图6

(1)这三个数据中不符合读数要求的是________，应记作________cm.

(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为________，而动能的增加量为________(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示)，这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量________动能的增加量，原因是________________________.

【导学号：81370223】【解析】本实验测量长度用的是毫米刻度尺，故三个数据中15.7是不合理的，应记做15.70，最后一位是估读；O点到B点的距离h＝12.54 cm，故减少的势能ΔE p＝mgh＝1.23 m；计算O点到B点的动能增加量，应先计算出B点的瞬时速度v B，由图可知：

v B＝x AC

2T＝

0.1570－0.0951

2×0.02

m/s＝1.5475 m/s，故ΔE k＝

1

2m v

2

B

＝1.20 m

由以上数据可知ΔE p>ΔE k，其原因在于纸带与限位孔之间有摩擦或空气阻力对实验也带来影响．

【答案】(1)15.715.70(2)1.23 m 1.20 m大于有阻力做负功

6．在验证机械能守恒定律的实验中，某同学利用图7甲中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示．在实验数据处理中，某同学取A、B两点来验证实验．已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，g取9.8 m/s2，图中测量结果记录在下面的表格中．

图7

“右”)；

(2)将表格中未填项目填写完整；

(3)若重物和夹子的总质量为0.6 kg，那么在从A到B运动过程中，动能的增加量为________ J，重力势能的减少量为________ J.

【解析】(1)重物刚开始运动时，速度较小，点迹比较密集，故夹子应夹

在纸带的左端；(2)v B＝x2

2T＝3.20 m/s；(3)动能的增加量为ΔE k＝

1

2m v

2

B

－

1

2m v

2

A

＝2.78

J，重力势能的减少量为ΔE p＝mgh＝2.94 J. 【答案】(1)左(2)3.20(3)2.78 2.94