人教版高三物理验证机械能手恒定律专项训练

一、实验题

1. 难度：中等

下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是    (　　)

A．重物质量的称量不准会造成较大误差

B．重物质量选用得大些，有利于减小误差

C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差

D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差

【解析】：从需要验证的关系式gh_n＝看，与质量无关，A错误．当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误．纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D正确．

2. 难度：中等

．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50 Hz，查得当地重力加速度g＝9.80 m/s²，测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实－4－9所示)，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于________ J，动能的增加量等于________J(取三位有效数字)．

【解析】：根据测量数据，重物从O点运动到C点下落的高度h＝0.7776 m，故重力势能减

少量

ΔE_p＝mgh＝1.00×9.80×0.7776 J＝7.62 J

重物动能的增加量ΔE_k＝mv_C²－mv₀²

根据实验情况，重物在O点的速度v₀＝0，C点的速度v_C等于重物从B点到D点这一

段时间Δt＝2× s内的平均速度．由实验数据可得

v_C＝＝ m/s＝3.8875 m/s

重物的动能增加量

ΔE_k＝mv_C²＝×1.00×3.8875² J＝7.56 J.

3. 难度：中等

关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤：

A．用天平称出重物和夹子质量

B．将重物系在夹子上

C．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，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器，处于静止状态

D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调到6 V(电源不接通)

E．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

F．在纸带上选取两个点，进行测量并记录数据

G．用秒表测出重物下落的时间

H．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带

I．切断电源

J．更换纸带，重新进行两次实验

K．在三条纸带中选出较好的一条

L．进行计算，得出结论，完成实验报告

M．拆下导线，整理器材

对于本实验以上步骤中，不必要的有__________________；正确步骤的合理顺序是______________________(填写代表字母)．

【解析】：根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、G；正确步骤的合理顺序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M.

4. 难度：中等

用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中：(g取9.8 m/s²)

(1)运用公式mv²＝mgh时对实验条件的要求是________________．为此目的，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近__________．

(2)若实验中所用重物质量m＝1 kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录B点时，重物速度v_B＝________，重物动能E_k＝________；从开始下落起至B点，重物的重力势能减小量是__________，由此可得出的结论是____________________________________．

 (3)根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图中的                                             (　　)

【解析】：(1)自由下落的物体在第一个0.02 s内，下落距离

h＝gt²＝2 mm

(2)v_B＝＝ m/s＝0.59 m/s

E_k＝mv_B²＝×1×0.59² J≈0.174 J

ΔE_p＝mgh＝1×9.8×17.9×10^－3 J≈0.175 J.

5. 难度：中等

光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图中的A和A′，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图实－4－12中的B和B′，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接

收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间．现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，如图所示．

 (1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有________________________(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H)．

(2)验证机械能守恒定律的关系式为________．

【解析】：本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的，关键是速度的测定，本题改打点计时器测量速度为光电门测量．由于本装置可记录小球通过光电门的时间Δt，则将小球的直径D除以Δt，即可求出小球经过光电门的速度，若再测出两光电门间相距的高度H，即可验证机械能守恒定律．

(1)需要测量的物理量有：小球直径D，两光电门间的竖直高度H，小球通过上、下两光电门的时间Δt₁、Δt₂.则小球通过上、下两光电门处的速度分别为、.

(2)验证守恒关系式为：

m()²－m()²＝mgH，

化简得：－＝2gH.