2017高考物理最新模拟题精选训练力学实验专题06验证机械能守恒定律含解析

专题06 验证机械能守恒定律1（6分）（2017辽宁铁岭协作体联考）在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验此方案验证机械能守恒定律方便快捷（1）用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d=mm；（2）为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象 A图象 B图象 C图象 D图象（3）经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度h后，两者的差值会（填“增大”、“缩小”或“不变”）【参考答案】(6分)（1）17.80417.806mm （2）D （3） 增大2(2017云贵川百校大联考)图示为用落体法验证机械能守恒定律的实验装置示意图现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平、米尺和低压交流电源（1）若打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，则打点计时器每隔 s打一个点（2）本实验误差产生的原因主要有 （写出一个原因即可）【参考答案】：AD；纸带和重物受到的摩擦力阻力和空气阻力的作用3.（6分）（2017石家庄二中模拟）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过光滑理想定滑轮的轻质细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动（1）用游标卡尺测出遮光片的宽度b，结果如图乙所示，由此读出b= mm.（2）某次实验测得倾角=30，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为Ek ，系统的重力势能减少量可表示为Ep 。在误差允许的范围内，若Ek=Ep，则可认为系统的机械能守恒。【命题意图】 本题考查利用气垫导轨验证机械能守恒定律实验和游标卡尺读法等知识点。【参考答案】（6分） （1） 3.85mm （2） 4（2017江西红色七校联考）图（1）为“验证机械能守恒”的实验装置，图（2）为实验中所打出的一条纸带，试回答下列问题：（1）关于实验中的操作或结论正确的是 A若为电磁打点计时器，则电源用220V、50Hz的交流电源B应先通电打点，后松开纸带C重锤只要选用体积很小的就行D本实验中重物重力势能的减少量一定小于动能的增加量（2）若实验中所用重物的质量m=1.0Kg，打点时间间隔为0.02s，打出的纸带如图（2）所示，O为起始点，A、B、C为相邻的点，测得OA=0.78cm、OB=1.79cm、OC=3.14cm，查得当地的重力加速度g=9.80m/s2，则重物在B点时的动能EKB= J（保留三位有效数字），大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 （3）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：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v，描绘v2h图象，并做如下判断：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请你分析论证该同学的判断依据是否正确 【参考答案】（1）B （2）0. 174，由于阻力的影响，（3）不正确（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出动能的增加量根据能量守恒分析重力势能减小量大于动能增加量的原因B点的速度m/s=0.59m/s，则B点的动能=0.174J，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是阻力的影响，使得部分重力势能转化为内能（3）如果v2h图象为直线，仅表示合力恒定，与机械能是否守恒无关该同学的判断依据不正确在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mghfh=，可得，则此时v2h图象就是过原点的一条直线所以要想通过v2h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g5（2017江苏七校期中联考）某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连A、C间由轻绳相连在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度整个实验中个弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g实验操作如下：（1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v（2）在实验中保持A、B质量不变，改变C的质量M，多次重复第（1）步该实验中，M和m大小关系必须满足M大于m（选题“小于”、“等于”或“大于”）为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应相同（选填“相同”或“不同”）根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出（选填“v2M”、“v2”或“v2”）图线根据问的图线知，图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为（用题中给的已知量表示）【参考答案】：大于； 相同；v2； 【点评】本题考查胡克定律与机械能守恒定律的应用，理解弹簧有压缩与伸长的状态；掌握依据图象要求和对表达式的变形的技巧，从而正确分析应作出的图象6(2017福建霞浦一中期中)如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示（1）实验时，该同学进行了如下操作：将质量均为M（A的含挡光片、B的含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态测量出 （填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为t测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律（2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为 （已知重力加速度为g）（3）验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a随m增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：写出a与m之间的关系式： （还要用到M和g）a的值会趋于重力加速度g【名师解析】（1）需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离。（2），系统的末速度为：v=，则系统重力势能的减小量Ep=mgh，系统动能的增加量为： =，若系统机械能守恒，则有：mgh=（2M+m）（）2（3）根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg，则系统加速度为：a=，当m不断增大，则a趋向于g【参考答案】：（1）挡光片中心 （2）mgh=（2M+m）（）2（3）a=重力加速度g - 7 -