2020-2021学年高一物理(人教版必修2)第七章第九节当堂检测训练-含答案.docx

1．(2022·济宁高一检测)在“验证机械能守恒定律”的试验中，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、外形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．试验时，当松开纸带让重物下落的同时，马上接通电源
解析：选BC.该试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试验误差，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，试验时应先接通电源，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．(2022·邢台高一检测)利用图示装置进行验证机械能守恒定律的试验时，需要测量物体由静止开头自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用试验得到的纸带，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．依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，依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，由于接受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．只能依据纸带用平均速度法求某时刻的瞬时速度，故D正确．
3．(2022·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，某同学利用试验系统设计了一个试验，试验装置如图所示，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．在试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.物体重力势能削减量为mgh，动能增加量为mv－mv，计算gh和v－v，假如在试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．(2022·厦门高一检测)在“验证机械能守恒定律”的试验中：所用电源的频率为50 Hz.某同学选择了一条抱负的纸带，用刻度尺测得各计数点到O的距离(单位：mm)如图所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点．

(1)从下列器材中选出试验所必需的，其编号为________．
A．打点计时器(包括纸带)
B．重锤
C．天平
D．毫米刻度尺
E．秒表(或停表)
F．运动小车
(2)若重锤的质量为m，则重锤从开头下落到打B点时，削减的重力势能是________J，从重锤下落到打B点时增加的动能是________J，得到的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(取g＝9.8 m/s2，结果保留三位有效数字)
解析：(1)用打点计时器和纸带记录小车的运动状况，打点计时器是必需的，重锤是必需的，毫米刻度尺用于测量纸带上各计数点到第一个点的距离，是必需的．
(2)削减的重力势能mghB＝1.91m
增加的动能mv＝m2＝1.88m
两者在误差许可的范围内，可看做相等．
答案：(1)ABD　(2)1.91m　1.88m　在试验误差允许的范围内，重锤的机械能守恒
5．(2022·金陵中学高一检测)某同学做验证机械能守恒定律试验时，不慎将一条选择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.

(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＝________，重力势能削减量ΔEp＝________.
(2)比较得ΔEk________ΔEp(填“大于”、“等于”或“小于”)，缘由是______________________．由以上可得出试验结论____________________．
(3)依据试验推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)依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，则重力势能削减量为
ΔEp＝mgh25＝m×9.8×(3.2＋3.6＋4.0)×10－2 J
＝1.06m J.
(2)明显ΔEk<ΔEp，缘由是试验中重物要克服阻力做功．由以上可得出试验结论为：在误差允许的范围内，机械能守恒．
(3)物体机械能守恒，应有物体削减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　试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
6．(2022·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”的试验装置如图甲所示．
(1)请指出试验装置中存在的明显错误：________.
(2)进行试验时，为保证重物下落时初速度为零，应________(选填“A”或“B”)．
A．先接通电源，再释放纸带
B．先释放纸带，再接通电源
(3)依据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图乙所示．已测出点1、2、3、4到打出的第一个点O的距离分别为h1、h2、h3、h4，打点计时器的打点周期为T.若代入所测数据能满足表达式gh3＝________，则可验证重物下落过程机械能守恒(用题目中已测出的物理量表示)．

解析：(1)从图甲中的试验装置中发觉，打点计时器接在了“直流”电源上，打点计时器的工作电源是“低压沟通电源”．因此，明显的错误是打点计时器不能接在“直流电源”上．
(2)为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始点，应当先接通电源，让打点计时器正常工作后，再释放纸带．若先释放纸带，再接通电源，当打点计时器打点时，纸带已经下落，打下的第1个点的速度不为零．因此，为保证重物下落的初速度为零，应先接通电源，再释放纸带．
(3)依据试验原理，只要验证ghn＝v2n即可验证机械能守恒定律．因此需求解v3.依据匀变速直线运动规律关系式可得，v3＝＝，则有v23＝×2＝，故只要验证gh3＝成立，就可验证重物下落过程中机械能守恒．
答案：(1)打点计时器不能接“直流电源”(或打点计时器应接“沟通电源”)　(2)A　(3)(h4－h2)2
7．(2022·石家庄质检)在“验证机械能守恒定律”试验中，某争辩小组接受了如图甲所示的试验装置，试验的主要步骤是：在一根不行伸长的细线一端系一金属小球，另一端固定于O点，登记小球静止时球心的位置O′，在O′位置放置一个光电门，现将小球拉至球心距O′高度为h处由静止释放，登记小球通过光电门时的挡光时间Δt.

(1)如图乙，用游标卡尺测得小球的直径d＝______ cm.
(2)该同学测出一组数据：高度h＝0.2 m，挡光时间Δt＝0.005 2 s，设小球质量为m，g＝9.8 m/s2.计算小球重力势能的削减量ΔEp＝______，动能的增加量ΔEk＝________，得出的结论：____________________，分析误差产生的缘由是________________________________________________________________________．
解析：(1)小球的直径d＝10 mm＋0.1×2 mm＝10.2 mm＝1.02 cm.
(2)小球重力势能的削减量ΔEp＝mgh＝m×9.8×0.2＝1.96m，动能的增加量ΔEk＝m2＝1.92m，在误差允许范围内，动能的增加量与重力势能的削减量相等，所以在误差允许范围内机械能守恒．由于存在空气摩擦阻力，则小球的实际速度小于理论速度，则导致动能略小于重力势能，所以产生误差的缘由为空气对球有摩擦阻力作用．
答案：(1)1.02　(2)1.96m　1.92m　在误差允许的范围内机械能守恒　空气对球有摩擦阻力
8．(2022·扬州高一检测)如图为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽视)验证机械能守恒定律的试验装置，完成以下填空．

试验步骤如下：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平．
②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s.
③将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.
④读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2.
⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.
⑥滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝______和Ek2＝________.
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的削减量ΔEp＝________.(重力加速度为g)
⑧假如满足关系式____________，则可认为验证了机械能守恒定律．
解析：⑥滑块通过光电门的速度v1＝，v2＝
所以Ek1＝(M＋m)v＝(M＋m)2
Ek2＝(M＋m)v＝(M＋m)2.
⑦系统重力势能的削减量等于托盘和砝码重力势能的削减量ΔEp＝mgs.
⑧若ΔEp＝Ek2－Ek1，则验证了机械能守恒定律．
答案：⑥(M＋m)2　(M＋m)2　⑦mgs
⑧ΔEp＝Ek2－Ek1