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第七章第九节知能优化演练
[学生用书P89]
1.(2015·济宁高一检测)在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列说法中正确的是( )
A.要用天平称量重物质量
B.选用重物时,同样大小、形状的重物应选重一点的比较好
C.要选用第1、2两点距离接近2 mm的纸带
D.实验时,当松开纸带让重物下落的同时,立即接通电源
解析:选BC.该实验不需要测重物的质量,A错误.为了减小由于空气阻力带来的实验误差,应选用密度较大的重物,B正确.为使打第1个点时的速度为零,实验时应先接通电源,让打点计时器打点后再释放重物,选取第1、2点间的距离约为2 mm的纸带,C正确,D错误.
2.(2015·邢台高一检测)
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,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
解析:选D.验证机械能守恒定律,计算速度v不能用v=gt求解,因为采用此公式就已经默认物体的加速度为g,故A错;而v=和h=实际上均可由机械能守恒定律推导得出,故B、C均错.只能根据纸带用平均速度法求某时刻的瞬时速度,故D正确.
3.(2015·黄冈高一检测)
为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的,某同学利用实验系统设计了一个实验,实验装置如图所示,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mv-mv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v-v与2gh是否相等
解析:选AC.物体重力势能减少量为mgh,动能增加量为mv-mv,计算gh和v-v,如果在实验误差允许的范围内gh=v-v,则机械能守恒定律得到验证.综上应选A、C.
4.(2015·金陵中学高一检测)某同学做验证机械能守恒定律实验时,不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏,损坏的是前端部分.剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中,单位是cm.已知打点计时器工作频率为50 Hz,重力加速度g取9.8 m/s2,重物质量为m.
(1)重物在2点的速度v2=________,在5点的速度v5=________,此过程中动能增加量ΔEk=________,重力势能减少量ΔEp=________.
(2)比较得ΔEk________ΔEp(填“大于”、“等于”或“小于”),原因是______________________.由以上可得出实验结论____________________.
(3)根据实验判断下列图象正确的是(其中ΔEk表示物体动能的变化,Δh表示物体下落的高度)( )
解析:(1)根据匀变速直线运动的规律,可以求出重物在2点的速度v2= m/s=1.50 m/s和重物在5点的速度v5=m/s=2.075 m/s,所以动能增加量为ΔEk=mv-mv=1.03m J,我们选5点为重力势能参考点,则重力势能减少量为
ΔEp=mgh25=m×9.8×(3.2+3.6+4.0)×10-2 J
=1.06m J.
(2)显然ΔEkΔEp,原因是实验中重物要克服阻力做功.由以上可得出实验结论为:在误差允许的范围内,机械能守恒.
(3)物体机械能守恒,应有物体减少的重力势能转化为增加的动能,即ΔEk=mgΔh,可见物体增加的动能与下落的距离成正比,选项C正确.
答案:(1)1.50 m/s 2.075 m/s 1.03m J 1.06m J
(2)小于 实验中重物要克服阻力做功 在误差允许的范围内,机械能守恒 (3)C
5.(2015·广州高一检测)某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示.
(1)请指出实验装置中存在的明显错误:________________________________________________________________________
________________________________________________________
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