2020高考物理复习 金版教程 实验六 验证机械能守恒定律练习

限时规范特训 (时间：45分钟分值：100分)1某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是()A把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源B将连有重锤的纸带过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C先释放纸带，再接通电源D更换纸带，重复实验，根据记录处理数据解析：在使用打点计时器时，都要先通电后释放纸带在验证机械能守恒的实验中，最好在打第一个点时恰好释放纸带，满足这样的纸带，纸带上第一、二两个点之间的距离接近2 mm.答案：C2. 2020四川高考有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3.请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2) ()A61.0 mm65.8 mm70.7 mmB41.2 mm45.1 mm53.0 mmC49.6 mm53.5 mm57.3 mmD60.5 mm61.0 mm60.6 mm解析：验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02 s内的位移增加量为sgT29.7910.0223.9(mm)，只有C符合要求故选C.答案：C3.2020安徽高考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vgt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计算得出高度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.以上方案中只有一种正确，正确的是_(填入相应的字母)解析：验证机械能守恒定律的实验原理是：判断mgh与mv2是否相等由此可以看出，需要测量的物理量是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，不需要测量的物理量是物体的质量m.瞬时速度v和下落高度h是必须同时记录的两个物理量，而不能用一个量去求(通过公式)另一个量，选项a、b、c中都违背了这一原则，正确的测量方法是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，d正确答案：d4. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有()A. 用天平称出重物的质量B. 把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来C. 把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度D. 接通电源，待打点稳定后释放纸带E. 用秒表测出重物下落的时间解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh和动能增加量mv2之间的大小关系，若机械能守恒，则有mghmv2成立，两边都有质量，可约去，即验征ghv2成立即可，故无需测质量，A选项多余，对E选项，测速度时，用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔，无需用秒表测量，因此E选项也多余答案：AE5. 下面列出一些实验步骤：A用天平测出重物和夹子的质量；B将重物系在夹子上；C将纸带穿过计时器，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；D打点计时器接在学生电源交流输出端，把输出电压调至6 V(电源不接通、交流)；E打点计时器固定放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上；F在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据；G用秒表测出重物下落的时间；H接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带；I切断电源；J更换纸带，重新进行两次；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，整理器材以上步骤，不必要的有_，正确步骤的合理顺序是_答案：AG；EDBCHIJMKFL6. 在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位：cm)(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_，应记作_cm.(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_，而动能的增加量为_(均保留三位有效数字，重锤质量用m表示)这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_动能的增加量，原因是_.(3)另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下，从打点计时器打下的第一个点O数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点因此他用vBgt计算跟B点对应的物体的瞬时速度，得到动能的增加量为_，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_动能的增加量，原因是_.答案：(1)OC15.70 (2)1.22 m1.20 m大于v是实际速度，因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能 (3)1.23 m小于v是按照自由落体计算的，对应的下落高度比实际测得的高度要大点评：纸带分析的关键是速度的计算不能用vgt，而要用vn.7. 某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律弧形轨道末端水平，离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处由静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.(1)若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2_(用H、h表示)(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h(101 m)2.003.004.005.006.00s2(101 m2)2.623.895.206.537.78请在图示的坐标纸上作出s2h关系图(3)对比实验结果与理论计算得到的s2h关系图线(图中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率_(填“小于”或“大于”)理论值(4)从s2h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率偏差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_.解析： (1)根据机械能守恒定律，可得离开轨道时速度为v，由平抛运动知识可求得时间为t，可得svt，从而s24Hh.(2)依次描点，连线，如图所示注意不要画成折线(3)从图中看，同一h时的s2值，理论值明显大于实际值，而在同一高度H下的平抛运动水平射程由水平速率决定，可见实际水平速率小于理论速率(4)由于客观上，轨道与钢球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小钢球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于理论速率(这一点，可能不少同学会考虑不到)答案：(1)4Hh(2)(3)小于(4)由于客观上，轨道与钢球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小钢球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于理论速率(这一点，可能不少同学会考虑不到)8. 2020温州八校联考某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(已知当地重力加速度为9.8 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留3位有效数字)时刻t2t3t4t5速度(m/s)4.994.483.98(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5_m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量Ep_J，动能减少量Ek_J；(3)在误差允许的范围内，若Ep与Ek近似相等，即可验证机械能守恒定律由上述计算得Ep_Ek(选填“”、“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_解析：本题考查机械能守恒定律的验证，与教材实验有所不同，本题以竖直上抛为依托考查机械能守恒，要注意知识的迁移和变化(1)v51023.48(m/s)；(2)重力势能的增量Epmgh，代入数据可得Ep1.24 J，动能减少量为Ekmvmv，代入数据可得Ek1.28 J；(3)由计算可得EpEk，主要是由于存在空气阻力答案：(1)3.48(2)1.241.28(3)存在空气阻力