課時(shí)把關(guān)練5實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.某同學(xué)用圖甲所示的裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，該裝置比圖乙的裝置好些，正確的理由是（）甲乙A.減小了空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響B(tài).電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓約8VC.可以節(jié)省紙帶，讓點(diǎn)跡更為密集D.保證重物從靜止釋放，避免因紙帶抖動(dòng)而造成摩擦增大2.如圖甲所示，在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：甲乙（1）除鐵架臺(tái)、鐵夾、交流電源、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和重物外，還需選用下述哪種儀器？。A.停表 B.刻度尺C.天平 D.彈簧測(cè)力計(jì)（2）如圖甲是實(shí)驗(yàn)開始前安裝的實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置中的一處需要改正： 。（3）某同學(xué)改正裝置后得到了一條紙帶，下列說(shuō)法正確的是（）A.紙帶上點(diǎn)密集的一端是與重物相連的B.紙帶上點(diǎn)稀疏的一端是與重物相連的C.實(shí)驗(yàn)時(shí)先放開紙帶，再接通電源D.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先平衡摩擦力（4）某同學(xué)一次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得如圖乙所示三段位移，O點(diǎn)為起始點(diǎn)，已知相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，則他需要驗(yàn)證的表達(dá)式為。3.用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為8V的交流電和直流電兩種。重物從高處由靜止開始下落，重物拖著紙帶打出一系列的點(diǎn)，利用紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：甲乙（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上；C.用天平測(cè)出重物的質(zhì)量；D.釋放紙帶，同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條

紙帶；E.測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；F.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重物下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能。其中沒有必要進(jìn)行的步驟是，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是。（將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在橫線處）（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，

查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg。實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫出，另選連續(xù)的三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C作為測(cè)量的點(diǎn)，如圖乙所示。經(jīng)測(cè)量知A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為50.50cm、83.00cm、130.50cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算出打B點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度vB=m/s；由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重物重力勢(shì)能減少了J，動(dòng)能增加了

J（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字），可得出的結(jié)論是 。4.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。甲乙丙（1）該實(shí)驗(yàn)中使用電火花計(jì)時(shí)器，它的工作電壓是（選填“交流220V”“交流8V”或“直流8V以下”），紙帶下端所掛重物應(yīng)選圖乙中的重物比較合適（填所選重物的字母）。（2）按照正確的操作得到如圖丙所示的紙帶。其中打O點(diǎn)時(shí)釋放重物，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的三個(gè)點(diǎn)，一同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離，并記錄在圖丙中（單位：cm）。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，重物質(zhì)量為0.5kg，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s2。①這三個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是。②現(xiàn)選取重物在OB段的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，則打B點(diǎn)時(shí)重物的速度為m/s，OB段動(dòng)能增加量為J，重力勢(shì)能減少量為J。（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）③即使在操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理很準(zhǔn)確的前提下，該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的ΔEp也一定略大于ΔEk，這是實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，試分析該實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的主要原因： 。5.某同學(xué)用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交變電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz，打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（a）和其他條件進(jìn)行推算。（b）（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為，重物下落的加速度的大小為。（2）已測(cè)得x1=8.89cm，x2=9.50cm，x3=10.10cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為Hz。6.某同學(xué)用如圖856甲所示裝置，研究“機(jī)械能守恒定律”，力傳感器固定在天花板上，細(xì)線一端吊著小球。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將小球拉至與豎直方向夾角為θ處?kù)o止釋放；②通過(guò)軟件描繪出細(xì)繩拉力隨時(shí)間變化如圖乙所示；③改變靜止釋放時(shí)細(xì)繩與豎直方向夾角θ值，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多組數(shù)據(jù)。甲乙丙（1）從以下數(shù)據(jù)中選擇誤差最小的方案，來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，至少要測(cè)量的數(shù)據(jù)還有。A.小球的質(zhì)量mB.細(xì)繩的長(zhǎng)度LC.小球的直徑DD.圖乙中a點(diǎn)的拉力讀數(shù)F（2）如圖丙所示，以cosθ為橫軸，以F為縱軸描點(diǎn)繪圖，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，當(dāng)圖像斜率k=，縱軸截距b=時(shí)，即可說(shuō)明小球的運(yùn)動(dòng)是機(jī)械能守恒的。（用題中所給物理量符號(hào)表示）課時(shí)把關(guān)練5實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律參考答案1.D解析：用題圖甲所示裝置不能減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓為220V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；點(diǎn)跡過(guò)于密集不利于長(zhǎng)度的測(cè)量，會(huì)增大誤差，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；用題圖甲所示裝置可以保證重物從靜止釋放，避免因紙帶抖動(dòng)而造成摩擦增大，選項(xiàng)D正確。2.（1）B（2）重物沒有靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器放得過(guò)高）（3）A（4）(解析：（1）為了測(cè)得重物下落的加速度，需要用刻度尺測(cè)出紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，而時(shí)間是由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)算出，等式兩邊質(zhì)量可以約去，故實(shí)驗(yàn)用不到天平，也用不到彈簧測(cè)力計(jì)，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。（2）實(shí)驗(yàn)開始前，應(yīng)讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，由題圖可知，重物沒有靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，這是錯(cuò)誤的。（3）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，紙帶上相鄰點(diǎn)間的距離小，即在相等時(shí)間內(nèi)的位移小，由此可知，紙帶上點(diǎn)密集的一端是與重物相連的，故A正確，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，然后再放開紙帶，故C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要平衡摩擦力，故D錯(cuò)誤。（4）由題意知O點(diǎn)為打出來(lái)的第一個(gè)點(diǎn)，速度為0，重物自由下落，初速度為0，打C點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能減小量ΔE利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論v動(dòng)能增加量表達(dá)式為Δ因此只需要驗(yàn)證mg(即(x3.（1）CBD（2）4.008.138.00在誤差允許的范圍內(nèi)，重物自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒解析：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電源的“交流輸出”上，故B操作不當(dāng)；要驗(yàn)證重物動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減少量是否相等，即驗(yàn)證mgh=12mv2（2）打B點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度vB=xAC2T=1.305-0.5050.2?m/s=4.00?4.（1）交流220VB（2）①12.8②1.570.6160.627③重物在下落時(shí)要受到阻力作用（對(duì)紙帶的摩擦力、空氣阻力）解析：（1）電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是交流220V，紙帶下端所掛重物應(yīng)選圖乙中質(zhì)量較大而橫截面積較小的B比較合適。（2）①這三個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是12.8，缺少有效數(shù)字。②打B點(diǎn)時(shí)重物的速度為vB=xAC2T=(16.12-9.84)×10-22×0.02m/s=1.57m/s；OB段動(dòng)能增加量為ΔEk=12mvB2=12×0.5×1.572J≈0.616J；重力勢(shì)能減少量為Δ5.（1）12(x1+x2)f解析：（1）打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度等于AC段的平均速度，所以vB=x1+x同理打出C點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度vC=x2+x由加速度的定義式得a=ΔvΔt=(（2）由牛頓第二定律得mgkmg=ma，解得f=2