高考物理考点练习7.12 气垫导轨验证机械能守恒定律原卷版

2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（物理实验）第七部分 力学实验专题7.12 气垫导轨验证机械能守恒定律1(2019洛阳二模)某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出一定电压，两光电传感器与计算机相连滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1_t2 (选填m“=”或“”)时，说明气垫导轨已经水平。(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d测量结果如图丙所示，则d=_mm。(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示若t1、t2和d已知，重力加速度为g，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出两光电门间距离L和_(写出物理量的名称及符号)。(4)若上述物理量间满足关系式_，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。2.（2019云南楚雄州姚安一中期末）为了“验证机械能守恒定律”，某学生想利用气垫导轨和光电门及质量为m的小车来进行实验，如图所示，他将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H，在导轨上的两点处分别安装光电门A和B，然后将小车从导轨上端释放，光电门自动记录小车经过A、B光电门时，车上挡光片的挡光时间t1、t2，用游标卡尺测得挡光片宽度为d。（1）要验证小车在运动过程中机械能守恒，还必须测出_。（2）本实验验证机械能守恒定律的原理式为_。（用上面已知测量量和还必须测出的物理量的符号表示）3.（2018黑龙江齐齐哈尔一模）某同学用气垫导轨验证机械能守恒定律，在气垫导轨的滑块上装上一个挡光片和一个方盒，测得滑块、方盒及挡光片的总质量为M，气垫导轨的右端固定一个定滑轮，细线绕过定滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，每个钩码的质量为m，当地的重力加速度为g。（桌面足够高）（1）先用游标卡尺测出挡光片的宽度，读数如图所示，则宽度d= mm。（2）实验前应先调节气垫导轨水平，方法是：取下砝码，接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，若滑块放在气垫导轨上任意位置都能 ，则导轨水平。（3）先挂上6个钩码，将横跨由某一固定位置由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为 （用题中所给字母表示）。（4）每次将1个钩码移放到滑块上的方盒中，滑块均由同一位置由静止释放，重复实验，记录每次悬挂钩码的个数n及挡光片通过光电门的时间t，在坐标纸上作出n图象，如图所示。要验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是 。设此物理量的测量值为x，要验证机械能守恒定律，在误差允许的范围内，作出的图象斜率k= 。4、（2018江西赣州14县联考）实验小组的同学做“验证机械能守恒定律”的实验。量角器中心O点和细线的一个端点重合，并且固定好；细线另一端系一个小球，当小球静止不动时，量角器的零刻度线与细线重合，在小球所在位置安装一个光电门。实验装置如图所示。本实验需要测的物理量有：小球的直径d，细线长度L，小球通过光电门的时间t，小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角为。（1）除了光电门、量角器、细线外，还有如下器材可供选用：A直径约2 cm的均匀铁球 B直径约5 cm的均匀木球C天平 D时钟E最小刻度为毫米的米尺 F游标卡尺实验小组的同学选用了最小刻度为毫米的米尺，他们还需要从上述器材中选择_（填写器材前的字母标号）。（2）测出小球的直径为d，小球通过光电门的时间为t，可得小球经过最低点的瞬时速度v=_。测小球直径时游标尺位置如下图所示，用精确度为0.1mm的游标卡尺测得一物体的长度为1.34cm，这时候游标尺上的第 条刻度线与主尺上的 mm刻度线对齐（3）若在实验误差允许的范围内，满足_，即可验证机械能守恒定律（用题给字母v、L、d、表示，当地重力加速度为g）。（4）通过改变小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角，测出对应情况下，小球通过光电门的速度v，为了直观地判断机械能是否守恒，应作_图象。5（6分）如图1所示的实验装置，可用来测定重力加速度，也可用来验证机械能守恒定律。在铁架台的顶端有一电磁铁，下方某位置固定一光电门，电磁铁通电后小铁球被吸起，此时小铁球距离光电门，从电磁铁断电的瞬间开始计时，小铁球到达光电门的时间为，小铁球经过光电门的时间为。请回答下列问题：（1）用游标卡尺测得小铁球的直径为，如图2所示，则该示数为 cm；（2）当地重力加速度的关系式为 ；（用以上字母表示）（3）若小铁球的机械能守恒，则满足的关系式应为 。（用以上字母表示）6（10分）某同学用如图所示的装置 “验证机械能守恒定律”。实验的主要步骤如下：调整气垫导轨使之水平；用天平测量滑块（含遮光条）质量并记录为M；测量遮光条宽度并记录为d将滑块放在气垫导轨上，通过轻质细绳与钩码连接，记录钩码总质量为m；将滑块从A位置释放后，光电计时器测量遮光条通过光电门的时间并记录为t。对测量数据进行分析，得出实验结论。请回答下列问题。（已知当地的重力加速度大小为g）(1)如图所示，用游标卡尺测得钢球的直径d=_mm；步骤中光电计时器记录的时间t=4.1010-3s,滑块经过光电门时的速度大小为_m/s（结果结果保留三位有效数字）。（2）用刻度尺测出小车释放位置到光电门之间的距离l，用光电门记录遮光片的遮光时间，改变小车释放的位置，测出多组l、数据。利用实验数据绘制出图像如图丙所示，图线的斜率为k，则小车的加速度a=_。（用题中所给的字母表示）(3)本实验中需验证的机械能守恒表达式为_（用以上对应物理量的符号表示）；(4) 钢球通过光电门的平均速度_（选填“大于”或“小于”）钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差_（选填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小。7. （18济南联考）某学习小组用图示的实验装置验证“机械能守恒定律”。他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块（带遮光条）用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与钩码相连，每次滑块都从A处由静止释放。(1)下列实验要求中不必要的一项是 （请填写选项前对应的字母）。A应将气垫导轨调至水平B应使细线与气垫导轨平行C应使A位置与光电门B间的距离适当大些D应使钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量(2)实验时，已知滑块（带遮光条）的质量M，钩码质量m，A、B间的距离L，遮光条的宽度为d和遮光条通过光电门的时间为t，重力加速度为g，则满足的关系式 （用M、m、g、L、d、t表示）即可验证从A到B过程系统机械能守恒。8(2018瑞安四校联考)如图所示为利用气垫导轨(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d和两光电门中心之间的距离l；(3)将滑块移至光电门1左侧某处，待托盘和砝码静止不动时，释放滑块，要求托盘和砝码落地前挡光条已通过光电门2；(4)测出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间t1和t2；(5)用天平测出滑块和挡光条的总质量M，再测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Ep_(重力加速度为g)；(8)如果满足关系式_(用Ek1、Ek2和Ep表示)，则可认为验证了机械能守恒定律。9(2016湖南十三校联考)(4分)如图所示，某同学想利用滑块在倾斜气垫导轨上的运动来验证机械能守恒定律。实验步骤如下：将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H，在导轨上靠右侧P点处安装一个光电门用20分度的游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d接通气源及光电计时器，将滑块从导轨靠近左端某处自由释放。测得滑块通过光电门时遮光时间为t。阅读上面的实验步骤回答下列问题：(1)实验中已知当地重力加速度为g，除上述步骤中测量的物理量之外，还需测量的物理量是_。A滑块的质量MB气垫导轨的倾斜角度C滑块释放处遮光条到光电门的距离xD滑块从开始运动至到达光电门所用的时间t(2)请用题中所给的物理量及第(1)问中所选的物理量写出本实验验证机械能守恒的表达式_。10(2016张掖模拟)如图所示装置可用来验证机械能守恒定律。摆锤A栓在长L的轻绳一端，另一端固定在O点，在A上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。(1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度。为了求出这一速度，实验中还应该测量的物理量：_。(2)根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v_。(3)根据已知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式为_。