【创新教程】2022届高考物理一轮复习 实验六 验证机械能守恒定律知能演练提升

【创新教程】2022届高考物理一轮复习知能演练提升：实验六验证机械能守恒定律1．利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下面叙述正确的是(　　)A．应该用天平称出物体的质量B．应该选用点迹清晰、特别是第一点没有拉成长条的纸带C．操作时应先放纸带再通电D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上解析：m可约去，不需要用天平，故A错，B正确．应先通电，打点稳定后再放纸带，故C错，计时器应接交流电源才能打点，故D错．答案：B2．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．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)答案：D5\n3．如图为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、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)A．米尺　　　　　　B．秒表C．0～12V的直流电源　　D．0～12V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有____________________________．(写出两个原因)解析：(1)需要米尺来测量两点之间的距离，电磁打点计时器需用交流电源，故选A、D.(2)①纸带与电磁打点计时器之间存在摩擦阻力；②测量两点之间距离时的读数有误差；③计算势能变化时，选取的两点距离过近；④交变电流频率不稳定．(选取两个原因即可)答案：(1)A、D　(2)见解析4．(2022年河南三市调研)某同学设计了以下的实验来验证机械能守恒定律：在竖直放置的光滑的塑料米尺上套一个磁性滑块m，滑块可沿米尺自由下落，在米尺上还安装了一个连接了内阻很大的数字电压表的多匝线框A，线框平面在水平面内，滑块可穿过线框，如图所示，把滑块从米尺的0刻度线处释放，记下线框所在的刻度h和滑块穿过线框时的电压U.改变h，调整线框的位置，多做几次实验，记录各次的h、U.(1)如果采用图象法对得出的数据进行分析论证，用________图线(选填“Uh”或“U2h”)更容易得出结论．(2)影响本实验精确程度的因素主要是________(至少列举一点)．解析：本题考查验证机械能守恒定律的实验，磁性滑块相对于线框运动，电压U＝NBLv(N5\n为线框匝数，L为切割磁感线导线的有效长度)，而mgh＝mv2，由以上两个式子可得：U2＝2gN2B2L2h，U2h为一过原点的直线，这样的直线更容易得出结论．答案：(1)U2h(2)空气阻力(或电磁感应损失机械能)5．(2022年浙江温州)某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验示意图如图所示．当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．将挡光效果好、宽度为d＝3.8×10－3m的黑胶带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑胶带通过光电门的时间Δti与图中所示的高度差Δhi，并将部分数据进行了处理，结果如表所示．(取g＝9.8m/s2，注：表格中M为直尺质量)Δti(×10－3s)vi＝(m·s－1)ΔEk＝Mv－Mv(J)Δhi(m)MgΔhi(J)11.213.1421.153.300.52M0.060.58M31.013.782.21M0.232.25M40.954.003.07M0.323.14M50.90ab0.41c(1)请将表格中a、b、c三处的数据填写完整．(2)通过实验得出的结论是：________________________________________________.(3)根据该实验请你判断下列ΔEk－Δh图象中正确的是________．5\n解析：(1)表格中数据a＝v5＝＝m/s＝4.22m/s；b＝ΔEk＝M(v－v)＝M(4.222－3.142)＝3.97M；c＝MgΔh5＝9.8×0.41M＝4.02M．(3)因ΔEk＝MgΔh，故＝Mg是一个常数，即图象的斜率为定值，则选项C正确．答案：(1)a.4.22B．3.97M　c．4.02M(2)在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量(3)C6．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．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点(速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示，经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50cm、86.00cm、130.50cm.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.根据以上数据，可计算出打B点时的速度vB＝________m/s；重物由O点运动到B点，重力势能减少了________J，动能增加了________J．根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为________m/s2，物体在从A到B下落的过程中所受到的平均阻力为________N(计算结果都要保留3位有效数字)，该阻力的来源主要有：①________；②________.解析：由于每两个相邻计数点之间还有4个点没有画出，所以每两个相邻计数点之间的时间间隔为0.1s，同时可求得：A＝86.00cm－50.50cm＝35.50cm＝0.3550mB＝130.50cm－86.00cm＝44.50cm＝0.4450m根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得：vB＝＝＝m/s＝4.00m/s由O点运动到B点下落的距离为：h＝86.00cm＝0.86m重力势能减少了ΔEpB＝mgh＝1.00×9.80×0.86J＝8.43J5\n根据求得的B点速度可得重物由O点运动到B点动能增加了ΔEkOB＝mv＝×1.00×(4.00)2J＝8.00J由Δx＝aT2可求得纸带下落的加速度a＝＝＝m/s2＝9.00m/s2根据牛顿第二定律得：mg－Ff＝ma从A到B下落的过程中所受到的平均阻力为Ff＝mg－ma＝1.00×9.80N－1.00×9.00N＝0.800N该阻力的主要来源有重物受到的空气阻力、纸带与限位孔之间的摩擦力等力的作用．答案：4.00　8.43　8.00　9.00　0.800　重物受到的空气阻力　纸带与限位孔之间的摩擦力5