2020高中物理第七章机械能守恒定律课时跟踪训练20新人教版必修2.doc

课时跟踪训练(二十)要点对点练一、对实验原理和操作的理解1在“验证机械能守恒定律”的实验中，对该实验更适合的重锤是()A重锤的体积越小越好B应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些C应选用体积和质量都较小的重锤D选择的重锤体积应小一些质量尽量地大一些解析选择重锤时既要考虑减小空气阻力，又要考虑实验的方便、可操作，故D正确答案D2(多选)用自由落体法验证机械能守恒定律，就是看mv是否等于mghn(n为计数点的编号0、1、2n)下列说法中正确的是()A打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零Bhn是计数点n到起始点0的距离C必须测量重物的质量D用vngtn计算vn时，tn(n1)T(T为打点周期)解析本实验的原理是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律因此打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应为零，A正确；hn与vn分别表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，B正确；本实验中，不需要测量重物的质量，因为公式mghmv2的两边都有m，故只要ghv2成立，mghmv2就成立，机械能守恒定律也就被验证了，C错误；实验中应用公式vn来计算vn，D错误答案AB3某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是()A把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上B将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C先释放纸带，再接通电源D更换纸带，重复实验，根据记录处理数据解析使用打点计时器的实验均需先接通电源且打点稳定时才能松开纸带答案C4(多选)为验证在自由落体运动过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用数字实验系统设计了一个实验，实验装置如右图所示，图中A、B两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度在实验中测得一物体自由下落经过A点时的速度是v1，经过B点时的速度是v2，为了证明物体经过A、B两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是()A用天平测出物体的质量B测出A、B两点间的竖直距离C利用mvmv算出物体从A点运动到B点的过程中动能的变化量D验证vv与2gh是否相等解析物体重力势能减少量为mgh，动能增加量为mvmv，计算gh和vv，如果在实验误差允许范围内ghvv，则机械能守恒定律得到验证综上应选A、C.答案AC5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()Aghvv BghcvCvCvBgT Dvv2gh解析从B运动到C的过程中，重力势能的减少量为Epmgh，动能的增加量为Ekmvmv，所以验证机械能守恒的表达式为mghmvmv，即ghvv，选项B正确答案B6.利用如图所示装置进行“验证机械能守恒定律”的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中正确的是()A用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过vgt计算出瞬时速度vB用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v计算出瞬时速度vC根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h计算出高度hD用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v解析A项、B项犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒定律的错误，故选项A、B错误；物体下落的高度是用刻度尺测量的，不是计算的，选项C错误；选项D所述为验证机械能守恒定律的实验测量方案，正确答案D二、数据处理及误差分析7(多选)如下图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带有关尺寸在图中已注明我们选中n点来验证机械能守恒定律下面列举一些计算n点速度的方法，其中正确的是()An点是第n个点，则vngnTBn点是第n个点，则vng(n1)TCvnDvn解析vn应表示从(n1)到(n1)间的平均速度C、D对，A、B错答案CD8在“用自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所接交流电频率为50 Hz，当地重力加速度g9.8 m/s2.实验选用重锤质量为m(kg)，O是打下的第1点，从所打纸带中选择一条合适的纸带，此纸带第1、2点间的距离接近_(结果取一位有效数字)纸带上连续的点A、B、C、D至第1点O的距离如下图所示，则重锤从O运动到C，重力势能减少_重锤经过C时的速度为_m/s.其动能增加_解析1、2点的距离hgt2×9.8×0.022 m1.96 mm2 mm，重锤从O运动到C，重力做功WGmg·hOC9.8m×56.1×102 J5.50m J.故重力势能减少5.50m J，重锤过C点时的速度：vC m/s3.3 m/s，增加的动能Ekmv×m×3.32 J5.45m J.答案2 mm5.50m J3.35.45m J9如下图所示，某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律频闪仪每隔0.05 s闪光一次，用毫米刻度尺测得相邻两个时刻小球上升的高度分别为h126.3 cm，h223.68 cm，h321.16 cm，h418.66 cm，h516.04 cm，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表所示(当地重力加速度g9.80 m/s2，小球质量m0.10 kg)：时刻t2t3t4t5速度(m/s)4.483.983.47(1)上面测量高度的五个数据中不符合有效数字读数要求的是_段，应记作_cm.(2)由频闪照片上的数据计算t2时刻小球的速度v2_m/s.(计算结果保留三位有效数字)(3)从t2到t5时间内，重力势能增量Ep_J，动能减少量Ek_J(计算结果保留三位有效数字)(4)在误差允许的范围内，若Ep与Ek近似相等，从而验证了机械能守恒定律由上述计算所得Ep_Ek(选填“>”、“<”或“”)，造成这种结果的主要原因是_.解析(1)从题中可得测量工具是毫米刻度尺，所以h1在有效数值要求上有错误，应记作26.30 cm.(2)做匀变速直线运动过程中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以有：v25.00 m/s.(3)根据重力做功和重力势能的关系有：Epmg(h2h3h4)0.622 JEkmvmv0.648 J.(4)Ep<Ek.答案(1)h126.30(2)5.00(3)0.6220.648(4)<上升过程中有空气阻力做负功(或受到空气阻力)综合提升练10为了验证机械能守恒定律，金金设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：A小车B钩码C一端带滑轮的木板D细线E电火花计时器F纸带G毫米刻度尺H低压交流电源I220 V的交流电源(1)根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是_(填写器材序号)，还应补充的器材是_(2)实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号06)，测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T.则打点2时小车的速度v2_；若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为_(3)在实验数据处理时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出d图像，其图线的斜率表示的物理量的表达式为_解析(1)电火花计时器使用的是220 V交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质量M；(2)打点2时的速度等于13或04间的平均速度，即v2或；根据机械能守恒，整个系统减小的重力势能等于整个系统增加的动能，即mg(d5d1)(Mm)(vv)；(3)根据mgd(Mm)v2得：d，所以d图像的斜率表示的物理量的表达式为.答案(1)H天平(2)或mg(d5d1)(Mm)(vv)(3)g11如右图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1>m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律(1)若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量，则需要测量的物理量有_(填序号)物块的质量m1、m2；物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：软绳的质量要轻；在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；两个物块的质量之差要尽可能小以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_(填序号)(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_.答案(1)或(2)(3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”“选取受力后相对伸长量尽量小的绳”“尽量减小滑轮的质量”“对滑轮转动轴进行润滑”“选择质量相对较大的物块A、B”等等(任选一个即可)8