2022届高考物理一轮复习实验抢分专练(七) 验证机械能守恒定律(含解析)

实验抢分专练(七)　验证机械能守恒定律 1．(2020·泰安模拟)某实验小组用重锤和打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验，使用的是电压为220 V、频率为50 Hz的交流电。 (1)关于实验的步骤，错误的是__________(填正确答案标号)。 A．按如图甲所示把打点计时器安装在铁架台上，将打点计时器与电源连好 B．把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停在打点计时器附近 C．先接通电源，后释放纸带，让重锤带着纸带自由下落 D．重复几次，得到3～5条打好的纸带 E．在打好的纸带中，挑选点迹清晰且第1、2点之间的距离为2 cm的纸带，在起点标上0，在以后各点依次标上1、2、3…，用毫米刻度尺依次测出各点到起始点间的距离h1，h2、h3… F．应用公式vn＝计算各点的瞬时速度 G．计算各点对应的重力势能的减少量mghn和动能的增加量mv，进行比较得出结论 (2)某条纸带数据如图乙所示，相邻两个点的时间间隔为0.04 s，重锤的质量为400 g，当地的重力加速度为9.80 m/s2，那么从起点0到打下“3”点的过程中，重锤重力势能的减少量与动能的增加量的比值k＝__________。(保留三位有效数字) 2.(2020·漳州模拟)某物理兴趣小组发现直接利用“落体法”进行验证机械能守恒定律实验时，由于物体下落太快，实验现象稍纵即逝。为了让实验时间得以适当延长，设计了如图甲所示的实验方案，把质量分别为m1、m2(m1>m2)的两物体通过一根跨过定滑轮(质量可忽略)的细线相连接，m2的下方连接在穿过打点计时器的纸带上。首先在外力的作用下两物体保持静止，开启打点计时器，稳定后释放m1和m2。 (1)为了完成实验，需要的测量工具除了天平，还需__________。 (2)如图乙是一条较为理想的纸带，O点是打点计时器打下的第一个点，计数点间的距离如图乙所示。两相邻计数点间时间间隔为T，重力加速度为g(题中所有物理量符号都用国际单位)。 ①在纸带上打下记数点“5”时物体的速度v5＝__________(用题给物理量符号表示)； ②先求出在打计数点“O”到打计数点“5”过程中，m1、m2系统重力势能的减少量ΔEp＝__________(用题给物理量符号表示)，再求出此过程中系统动能的增加量，即可验证系统机械能是否守恒。 3．(2021·衡阳模拟)利用如图1所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示。图中O点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点A、B、C、…，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。 (1)为验证从O到F过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量ΔEp＝__________。 (2)计算动能的增加量ΔEk时需要先计算出打点计时器打下F点时重锤的瞬时速度vF，vF＝__________，这样计算的依据是____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入表格(为便于比较，表中数据均保留一位小数)。其中不合理的是第__________组数据，判断的依据是 ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 ΔEp(×10－2 J) 5.0 10.1 14.7 20.0 29.8 ΔEk(×10－2 J) 4.9 9.8 15.1 19.6 29.4 4．某兴趣小组的小明同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O处，另一端系一小球，已知当地重力加速度为g。 (1)小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径D＝____________mm。使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为Δt1，经过最低点的挡光时间为Δt2。 (2)如果要验证小球从最低点到最高点机械能是否守恒，小明同学还需要测量的物理量有__________(填字母代号)。 A．小球运行一周所需