专题14 实验：验证机械能守恒定律及创新实验-2023版高考物理一轮复习全国百所名校名题分类汇编

专题14 实验：验证机械能守恒定律及创新实验 1.（2022届四川省成都市石室中学高三（下）三诊复习物理试题（二））如图，已知气垫导轨上滑块的质量为M，钩码的质量为m，遮光条宽度为d，两光电门间的距离为L。在绳子上装上拉力传感器（图中未画出），气源开通后，滑块在牵引力的作用下运动，遮光条先后通过两个光电门的挡光时间为和，取当地重力加速度为g： (1)用上述装置探究滑块加速度a与其质量M及绳子拉力F的关系，下列做法正确的是___________； A. 应控制钩码的质量m远小于滑块的质量M B. 可更换更宽的遮光条以减小实验误差 C. 应调节滑轮高度使连接滑块的细线与轨道平行 D. 还应测出滑块从光电门1到光电门2的时间 (2)还可用上述装置探究系统在运动过程中的机械能关系。滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，满足关系式___________时（用题干中的已知量表示），“钩码一滑块”系统机械能守恒。 2.(2022届云南省昆明市第一中学高三（上）第五次复习检测理综物理试题)用如图所示的装置探究弹簧的弹性势能与形变量之间的关系。将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簀到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x。 （1）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量（填选项）___________； A.滑块（含遮光片）的质量m B当地重力加速度g C.遮光片的宽度d D.弹簧原长L 计算弹簧弹性势能的表达式是_______________； （2）为尽可能准确地测出弹簧的弹性势能，下列措施正确的是______。 A.由于空气阻力不可忽略，可以增大OB间的距离后再进行测量 B.可以选用质量较大、体积较小的滑块进行实验 C.空气阻力引起的误差属于系统误差，可以通过多次测量求平均减小 D.采用质量较小的轻质弹簧进行实验 3.(2022届福建省三明市普通高中高三（上）期末质量检测物理试题)某同学利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：安装phyphox APP的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验过程如下： （1）一钢尺伸出水平桌面少许，将质量为m的铁球放在钢尺末端，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差； （2）运行智能手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目； （3）迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落。传感器记录下声音振幅随时间变化曲线如图10乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻。测得这两个尖峰的时间间隔为。 （4）若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：___________（请用物理量符号m、g、h、t表示）。 （5）若已知铁球质量为50g，，则下落过程中减小重力势能，增加的动能___________J（结果保留3位小数）。相对误差___________，据此可以得到的实验结论：在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机械能守恒。 （6）敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果___________（填“有”或“没有”）影响。 4.（2022届湖北省武汉市第二中学高三（下）5月全仿真模拟考试物理试题）用如图所示的实验装置做“探究动能定理”的实验。 （1）下面列出了一些实验器材：电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶。除以上器材外，还需要的实验器材有：__________。 A.天平（附砝码） B.秒表 C.刻度尺（最小刻度为mm） D.低压交流电源 E.220 V交流电源 F.低压直流电源 （2）本实验______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。 （3）①下图为实验时小车在长木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻计数点间还有4个打点未画出。从纸带上测出x1=1.89cm，x2=2.40，x5=3.88cm，x6=4.37cm。则小车加速度的大小a=________（保留两位有效数字） ②小车以及车中的砝码质量用M表示，盘以及盘中的砝码质量用m表示，交流电的频率用f表示。测得上图纸带计数点1、5间的距离为x，该小组最终要验证的数学表达式为____________。（m、M、f，x、、以及重力加速度g表示） 5.（2022届重庆市高三（下）第八次质量检测物理试题）为了验证机械能守恒定律，小南设计了如图甲所示的实验装置。将细线一端固定于铁架台上O点，另一端连接一直径为d的小钢球，用刻度尺测得悬挂点O点到球心的距离为l，在O点正下方固定一光电门，将光