备考2019年高考物理一轮专题： 第24讲 实验：验证机械能守恒定律

试卷更新日期：2018-09-27 类型：一轮复习

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一、填空题

  • 1.

    在验证机械能守恒的实验中，打点计时器连接的为4﹣6V低压电源（填“交流”或“直流”），频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示（图中O是打点计时器打的第一个点，A、B、C、D、E分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点）．则A、B、C、D、E、F相邻两点间的时间间隔为 s，查得当地的重力加速度g=9.80m/s2 ． 我们可以根据纸带求出重锤下落的加速度为 m/s2；若重锤质量为m，则重锤从起始下落至B时，减少的重力势能为 J，重锤下落到B时，动能为 J，得出的结论是 ． 产生误差的主要原因是 ．

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  • 2.

    用如图1所示实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图3给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图3所示．已知m1=50g、m2=150g，则：（g取10m/s2 ， 结果保留两位有效数字）

    ①在纸带上打下计数点5时的速度v=m/s；

    ②在打点0～5过程中系统动能的增加量△Ek=J，系统势能的减少量△Ep=J；

    ③若某同学作出的 12 v2h图象如图2所示，则当地的实际重力加速度g=m/s2 ．

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  • 3. 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图1所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=9.80m/s2 ． 那么：

    ①纸带的端（选填“左”或“右”）与重物相连；

    ②根据图上所得的数据，应取图中O点和点来验证机械能守恒定律；

    ③从O点到所取点，重物重力势能减少量EP=J，该所取点的速度大小为m/s；（结果取3位有效数字）

    ④如图2，一位同学按如下方法判断机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度为v，描绘v2﹣h图象，若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，该同学的判断依据（填“正确”或“不正确）

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  • 4. 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略）验证机械能守恒定律的实验装置，完成以下填空.

    实验步骤如下：

    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，系统势能的减少量ΔEp＝.（重力加速度为g）

    ⑧如果满足关系式 ， 则可认为验证了机械能守恒定律.

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二、实验探究题

  • 5. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，一实验小组让小球自倾角为30°的斜面上滑下，用频闪相机记录了小球沿斜面下滑的过程，如图所示，测得B、C、D、E到A的距离分别为 x1、x2、x3、x4 ，已知相机的频闪频率为f，重力加速度为 g=9.8m/s2 。

    (1)、滑块经过位置D时的速度 vD =。
    (2)、选取A为位移起点，根据实验数据作出 v2−x 图线，若图线斜率k= ， 则小球下滑过程机械能守恒。
    (3)、若改变斜面倾角进行实验，请写出斜面倾角大小对实验误差的影响。。

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  • 6. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在频率为f的交流电源上，在实验中打下一条理想纸带，如图所示，选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点的距离为S0 ， 点AC间的距离为S1 ， 点CE间的距离为S2 ， 已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则：

    (1)、起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为△EP＝ ，重锤动能的增加量为△EK＝。
    (2)、根据题中提供的条件，可求出重锤实际下落的加速度a= ， 它和当地的重力速度g进行比较，应该是ag（填“>”、“=”或“<”）。

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  • 7. 某同学利用图甲所示装置来验证机械能守恒定律。在某次实验中，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点，用刻度尺测量的数据如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为0.02s，O为打点计时器在纸带上打下的第一个点。取g=9.80m/s。

    回答下列问题：

    (1)、乙图中纸带的（填“左”或“右”）端与重锤相连。
    (2)、打点计时器在打下O点到B点的这段时间内重锤的重力势能减少量DEP=J，动能的增加量DEK=J。（结果保留3位有效数字）
    (3)、通过计算可得DEPDEK（填“。”或“<”），这是因为。

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  • 8. 在“验证机械能守恒定律”的实验中采用重物自由下落的方法。
    (1)、某同学列举实验中用到的实验器材为：铁架台、打点计时器及复写纸片、纸带、低压交流电源、导线、重锤、天平等仪器。其中不必要的是。
    (2)、实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样 会导致试验结果mgh__ 12 mv2 （填>、=、<）
    (3)、如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是下图中的 ， 其斜率等于的数值。

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  • 9. 在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m（已知量）的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点（下图纸带上的所有点均为计时点，相邻计时点时间间隔为0.02s），那么：

    (1)、实验中下列物理量中需要直接测量的量有_____，（填字母序号）
    A、重锤质量 B、重力加速度 C、重锤下落的高度 D、与下落高度相应的重锤的瞬时速度
    (2)、从起点O到打下计时点B的过程中物体的重力势能减少量△Ep=J，此过程中物体动能的增加量△Ek=J；（g取9.8m/s2 ， 保留到小数点后两位）
    (3)、实验的结论是： ．

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  • 10. 在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如下图所示(相邻计时点时间间隔为0.02s)，请回答下面问题：（结果保留2位有效数字）

    (1)、打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=m/s；
    (2)、从运动起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△EP=J，此过程中物体动能的增加量△Ek=J；(g取9.8m/s2)
    (3)、实验的结论是.

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  • 11. 某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如图（b）所示。

    该同学在实验中没有记录交流电的频率 f ，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。

    (1)、若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用 f 和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为 ， 打出C点时重物下落的速度大小为 ， 重物下落的加速度大小为 ．
    (2)、已测得S1=8.89 cm，S2=9.50 cm，S3=10.10 cm；当重力加速度大小为9.80m/s2 ， 实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出 f 为 Hz。

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  • 12. 如图所示，是用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平气垫导轨上并静止在A处，并通过定滑轮的细绳与钩码相连，光电计时器安装在B处。测得滑块（含遮光板）质量为M、钩码总质量为m、遮光板宽度为d、当地的重力加速度为g。将滑块在图示A位置释放后，光电计时器记录下遮光板通过光电门的时间为△t。

    (1)、实验中是否要求钩码总质量m远小于滑块质量M （填：是、否）
    (2)、实验中还需要测量的物理量是（用文字及相应的符号表示）。
    (3)、本实验中验证机械能守恒的表达式为： （用对应物理量的符号表示）。

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  • 13. 在“验证机械能守恒定律”的实验中
    (1)、有下列器材可供选择：A.铁架台   B.打点计时器   C.复写纸   D.纸带   E.低压交流电源   F.天平    G.重锤     H.导线   I.开关

    在上述器材中，缺少的测量器材是.

    (2)、关于这一实验，下列说法中正确的是___________.
    A、重锤应选用密度小的物体 B、两个限位孔应在同一竖直线上 C、释放纸带前，重锤应靠近带点计时器 D、应先释放纸带，后接通电源
    (3)、若质量 m=1kg 的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点如图所示， O 为第一个点， A、B、C 为相邻的点，相邻计数点的时间间隔为 0.02s ，长度单位是 cm ，取 g=9.8m/s2 ，求从点 O 到打下计数点 B 的过程中，物体重力势能的减少量 ΔEp= J ，动能的增加量 ΔEk= J (结果均保留两位有效数字)

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  • 14. 在利用自由落体验证机械能守恒定律的实验中，
    (1)、下列器材中不必要的一项是_________（只需填字母代号）．
    A、重物 B、纸带 C、天平 D、低压交流电源 E、毫米刻度尺
    (2)、关于本实验的误差，说法不正确的是______________
    A、选择质量较小的重物，有利于减小误差 B、选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差 C、先松开纸带后接通电源会造成较大的误差 D、实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用
    (3)、某同学在验证机械能守恒定律实验中得到了如图所示的一条纸带，图中O点为打点计时器打下的第一点，可以看做重物运动的起点，从后面某点起取连续打下的三个点A、B、C．已知相邻两点间的时间间隔为0.02s，假设重物的质量为1.00kg，则从起点O到打下B 点的过程中，重物动能的增加量 ΔEk= J，重力势能的减小量 ΔEP= J．（保留三位有效数字，重力加速度g取9.80m/s2），通过计算，数值上ΔEP ΔEK （填>=或<） ，原因是 实验的结论是

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