验证机械能守恒定律习题(含答案)

1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有(　　)

A．用天平称出重物的质量

B．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来

C．把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度

D．接通电源，待打点稳定后释放纸带

E．用秒表测出重物下落的时间

解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh和动能增加量mv2之间的大小关系，若机械能守恒，则有mgh＝mv2成立，两边都有质量，可约去，即验证gh＝v2成立即可，故无需测质量，A选项多余．对E选项，测速度时，用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔，无需用秒表测量，因此E选项也多余．

答案：AE

2．(安徽高考)利用图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.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：

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v＝gt计算出瞬时速度v.

b．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v.

c．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h.

d．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.

以上方案中只有一种正确，正确的是__________．(填入相应的字母)

解析：重物下落过程中，由于纸带与打点计时器的阻碍作用，其加速度要小于重力加速度g，故不可用a、b、c方案中的公式来求解．

答案：d

3．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，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m＝0.2 kg，计算结果保留三位有效数字)：

(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝__________ J，动能减少量ΔEk＝__________ J；

(3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔEp__________ΔEk(选填“>”、“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

解析：(1)t5时刻小球的速度v5＝×10－2 m/s＝3.48 m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝mgh25＝0.2×9.8×(23.68＋21.16＋18.66)×10－2 J＝1.24 J，动能减少量ΔEk＝mv－mv＝1.28 J；(3)ΔEp<ΔEk，．没有接通电源就释放了纸带

答案：(1)3.48　(2)1.24；1.28　(3)<；没有接通电源就释放了纸带

5．如图所示，是用落体法“验证机械能守恒定律”的实验装置，请回答下列问题：

(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为__________．

A．打点计时器(含纸带)；    B.重锤；

C．天平；    D.毫米刻度尺；

E.秒表．

(2)实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器的摩擦阻力，使重锤获得的动能往往__________它所减小的重力势能(填“大于”、“小于”或“等于”)．

(3)如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2－h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，该直线的斜率是__________．

解析：(1)验证机械能守恒定律时，只需验证v2与gh近似相等，故无需测量重锤质量，用打点计时器可以测量重锤下落高度即下落的时间，故无需秒表，故正确的为A、B、D.

(2)由于重锤下落过程中有部分重力势能转化为克服摩擦力做功而产生的热，故重锤获得的动能稍小于减小的重力势能．

(3)由v2＝gh可知，以v2为纵轴，h为横轴，所绘图线的斜率为重力加速度g.

答案：(1)ABD　(2)小于　(3)重力加速度

7．在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时，各计数点对应刻度尺上的读数如图所示(图中O点是打点计时器打出的开始下落的第1个点，A、B、C、D、E、F分别是每打两个点取出的计数点)根据纸带计算：

(1)重锤下落到打B点、E点时的速度；

(2)若重锤的质量为m kg，则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是多少？重锤增加的动能为多少？

(3)若重锤质量为m kg，求重锤下落BE高度的过程中重力势能减少多少？重锤的动能增加多少？(当地重力加速度为9.8 m/s2)

解：(1)xAB＝195.0 mm－125.0 mm＝70.0 mm＝0.070 0 m

xBC＝280.5 mm－195.0 mm＝85.5 mm＝0.085 5 m

xDE＝498.0 mm－381.5 mm＝116.5 mm＝0.116 5 m

xEF＝630.0 mm－498.0 mm＝132.0 mm＝0.132 0 m

vB＝(xAB＋xBC)/2T

＝(0.070 0＋0.085 5)/(2×0.04) m/s＝1.944 m/s

vE＝(xDE＋xEF)/2T

＝(0.116 5＋0.132 0)/(2×0.04) m/s＝3.106 m/s.

(2)重锤从开始下落到打B点时：

减少的重力势能为ΔEp减＝mgxBO＝9.8×0.195m＝1.91m(J)

增加的动能为：ΔEk增＝mv＝m×(1.944)2＝1.m(J)．

(3)重锤下落BE高度时减少的重力势能为ΔEp减＝mgxEB＝9.8×(0.498 0－0.195 0)m＝2.969m(J)

增加的动能：ΔEk增＝mv－mv＝m×(3.106)2－m×(1.944)2＝2.934m(J)．