专题05 验证机械能守恒-预测2021届高考物理解码尖子生培养方案点对点突破题集

专题05 验证机械能守恒-预测2021届高考物理解码尖子生培养方案点对点突破题集 1．某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v=作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒。 (1)用ΔEp=mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到___________之间的竖直距离。 A．钢球在A点时的顶端 B．钢球在A点时的球心 C．钢球在A点时的底端 (2)用ΔEk=mv2计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为___________cm。某次测量中，计时器的示数为0.0100s。则钢球的速度为v=___________m/s。 (3)下表为该同学的实验结果： ΔEp（×10-2J） 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk（×10-2J） 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由_________。 (4)请你提出一条减小上述差异的改进建议__________________。 2．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H≫d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则： (1)小球经过光电门B时的速度表达式为v=_______。 (2)多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图乙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式_______时，可判断小球下落过程中机械能守恒。 (3)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEP，增加下落高度后，则ΔEp-ΔEk将_______（选填“增加”、“减小”、“不变”）。 3．在进行“验证机械能守恒定律”的实验中： (1)两实验小组同学分别采用了如图1甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验。 ①在图甲中，下落物体应选择密度______（选填“大”或“小”）的重物；在图乙中，两个重物的质量关系是m1_____m2（选填“>”、“=”、“<”）； ②采用图乙的方案进行实验，还需要的实验器材有交流电源，刻度尺和______； ③比较两种实验方案，你认为图______（选填“甲”或“乙”）所示实验方案更合理，理由是______。 (2)有一同学采用了图甲所示的方案，选出一条纸带如图所示，其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz交流电，在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点，重物的质量为0.5kg，g取9.8m/s2。根据以上数据，打B点时重物的重力势能比开始下落时减少了_____J，这时它的动能是_______J，根据上面这两个数据你能得到的结论是：______。（结果保留三位有效数字） 4．某学习小组利用图1所示的装置测量弹簧的弹性势能。一斜面上安装有两个光电门甲和乙，当一带有遮光片的滑块从斜面上下滑，通过光电门时光电计时器可以显示出遮光片遮光的时间。一与斜面平行的轻弹簧上端固定，在自然状态时下端在O点。用天平测得滑块及遮光片的总质量为m。 请完成下列实验步骤： (1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图2所示，则d=___________mm； (2)滑块靠在弹簧的下端向上移到A点后释放，滑块下滑，通过光电门甲、乙的遮光时间分别为t1、t2，反复调整斜面的倾角直至t1___________t2（选填“>”“=”或“<”），这样操作的目的是___________。 (3)按正确步骤操作，让滑块紧压弹簧从O点上方某点P由静止释放沿斜面下滑，记下通过甲、乙时对应的t和t′值，则滑块在P点时弹簧的弹性势能为___________。（用题中测量的物理量表示） 5．如图甲所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。（g取9.80 m/s2） (1)选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流。用分度值为1 mm的刻度尺测得OA＝12.41 cm，OB＝18.90 cm，OC＝27.06 cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个