专题2.4 验证机械能守恒定律、用单摆测重力加速度-【鼎力高考】2023年高考物理靶向冲刺强化训练（三大题型+提升模拟）

2023年高考物理靶向冲刺强化训练 （三大题型+提升模拟） 专题2.4 验证机械能守恒定律、用单摆测重力加速度 1．如图所示的实验装置，将气垫导轨调节为水平，可以用来完成“探究加速度与滑块质量的关系”、“验证机械能守恒定律”、“探究动量定理”等实验。 （1）在“探究加速度与滑块质量的关系”时，多次改变滑块的质量M，通过实验测量的数据，计算得出对应的加速度a，并利用数据作出图像，图线为直线，斜率为k、纵轴截距为b，则钩码的质量为_______。 （2）在“验证机械能守恒定律”时，钩码和滑块的质量分别为m、M，遮光条的宽度为d，两光电门之间的距离为L，滑块经过两光电门时的挡光时间分别为，重力加速度为g。若系统的机械能守恒，则关系式_______成立。 （3）在“探究动量定理”时，钩码和滑块的质量分别为m、M，遮光条的宽度为d，滑块经过两光电门时的挡光时间分别为，滑块由光电门1运动到光电门2的时间为t，重力加速度为g，为了探究动量定理，应探究关系式_______是否成立。 2．小明设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验，如图所示。 （1）现有以下材质的小球：①乒乓球；②橡胶球；③钢球，实验中应选用____________。 （2）固定好拉力传感器后，下列实验操作步骤，正确顺序是____________。 ①改变小球的初始释放位置，重复上述过程 ②记录小球摆动过程中拉力传感器示数的最大值和最小值 ③将一根轻绳穿过小圆环，一端连接传感器，另一端连接小球 ④拉起小球至某一位置由静止释放，使小球在竖直平面内摆动 ⑤在传感器正下方固定一个小圆环，圆环平面水平 （3）实验测得的数据见下表。 0.047 0.080 0.110 0.170 0.200 1.660 1.580 1.522 1.409 1.350 （3）请根据表中的数据，在方格纸上作出图像。( ) （4）由图像得图线的斜率为_________（结果保留两位有效数字）。若小球摆动过程中机械能守恒，图线斜率的理论值为____________。 （5）该实验系统误差的主要来源是___________。 A．小球摆动角度偏大    B．小球初始释放位置不同    C．小球摆动过程中有空气阻力 3．图甲是验证机械能守恒定律的装置，气垫导轨上A处安装有一光电门，B处放置一滑块，滑块中央位置上固定一遮光条，气垫导轨的右端用若干块厚度相同的小木板垫起，重力加速度为g。 （1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙，则遮光条的宽度d为_______ mm。 （2）某次实验，滑块由静止释放，下落高度为h时遮光条经过光电门，光电门测得时间t，若要验证滑块在下滑过程中机械能守恒，即需要验证等式___成立（用题中所给物理量的符号表示）。 （3）实验中，控制滑块由静止释放运动到光电门距离L1不变，测量气垫导轨的总长度L0、每块小木板的厚度D和距离，记录所垫小木板的个数n及光电门对应测量的时间t，并计算出，数据如下表所示。请根据数据在图丙中描点作图。( ) 实验次数 1 2 3 4 5 小木板块数n 1 2 3 4 5 /s-2 2.02×104 4.03×104 6.04×104 8.04×104 10.06×104 （4）根据实验中得到的图像，判断滑决下滑过程中机械能守恒的依据是_____，且图线的斜率________。 （5）某小组在实验中，控制所垫小木板的个数n不变，改变滑块到光电门的距离L，测量滑块左端到光电门中心的距离L及遮光条经过光电门的时间t，经过计算发现滑块每次减小的势能均总比增加的动能略小点，该小组认为是气垫导轨倾斜的角度偏大造成滑块下滑过程中机械能不守恒的。你认为他们的分析是否正确？( ) 4．用图甲数字化机械能守恒实验器验证机械能守恒定律。N为内置了光电门的摆锤，通过白色轻质杆悬挂于转轴M处，仪器上嵌有10个相同的白色圆柱体。当摆锤通过某个白色圆柱体时，光电门能测出通过该圆柱体所用的时间（即圆柱体遮光的时间），将轻杆拉至水平，由静止开始释放摆锤，记录摆锤通过①~⑩圆柱体所用的时间t，分别为t1、t2、、t10，用左侧刻度尺测出①~⑩圆柱体与摆锤释放点间的高度差h分别为h1、h2、、h10。重力加速度为g。 （1）关于该实验，下列说法正确的是______。 A．实验中还需要测出摆锤的质量m B．实验时应使左侧刻度尺处于竖直位置 C．白色圆柱体应沿圆弧等距均匀分布 D．若未从静止释放摆锤将不能验证机械能守恒定律 （2）用游标卡尺测量圆柱体的直径d如图乙所示，读数为______cm。 （3）若有关系式______（用题中所给字母表示）成立，则可验证摆锤从②运动到⑧的过程机械能守恒