第五章 实验7 验证机械能守恒定律（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

实验7　验证机械能守恒定律 1. (2021·安徽池州一模)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧自然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．先用刻度尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，然后由静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间为t，用刻度尺测量A、O之间的距离x. (1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v＝________． (2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________(选填字母序号). A．弹簧原长 B．当地重力加速度 C．滑块(含遮光片)的质量 (3)若气垫导轨左端比右端略高，弹性势能的测量值与真实值比较将 ________(选填字母序号). A．偏大　　　 B．偏小　　　 C．相等 答案：(1) 　(2)C　(3)A 解析：(1)滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动，故可以用BC段的平均速度表示滑块离开弹簧时的速度，则有v＝ . (2)弹簧的弹性势能等于滑块增加的动能，故应求解滑块的动能，根据动能表达式可知，应测量滑块(含遮光片)的质量，故选C. (3)若气垫导轨左端比右端略高，导致通过两光电门的时间将减小，那么测得的速度偏大，因此弹性势能的测量值也偏大，故选A. 2．(2021·浙江6月选考)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示．O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点． 图1 图2 (1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是________________________________________________________________________． (2)已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g取9.80 m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝___________ J，C点的动能EkC＝___________ J(计算结果均保留3位有效数字).比较EkC与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是________． A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带 答案：(1)阻力与重力之比更小(或其它合理解释)　 (2)0.547, 0.588, C 解析：(1)在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，密度大的阻力与重力之比更小． (2)由图中可知OC之间的距离为xOC＝27.90 cm，因此机械能的减少量为|ΔEp|＝mgxOC＝0.2×9.8×0.279 0 J＝0.547 J；匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此vC＝＝ m/s＝2.425 m/s，因此动能的增加量为EkC＝mv＝×0.2×2.425×2.425 J＝0.588 J；工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量． 3．(2021·上海嘉定二模)在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示．他舍弃前面密集的点，以O为起点，从A点开始选取纸带上连续点A、B、C……，测出O到A、B、C……的距离分别为h1、h2、h3……，电源的频率为f. (1)为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是________． A．选用铁质重锤 B．安装打点计时器使两个限位孔在同一条竖直线上 C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直 D．重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直 (2)打B点时，重锤的速度vB为________． (3)小明用实验测得数据画出的v2­h图像如图乙所示．图线不过坐标原点的原因是________________________________________________________________________． (4)另有四位同学在图乙的基础上，画出没有阻力时的v2­h图线，并与其比较，其中正确的是________． 　 答案：(1)ABC　 (2)　(3)打下O点时重锤速度不为零　(4)B 解析：(1)为了减小空气阻力的影响，实验时重锤选择质量大一些的，体积小一些的，故A正确；安装打点计时器使两个限位孔在同一条竖直线上，从而减小限位孔与纸带间阻力的影响，故B正确；释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故C正确；重锤下落过程中，手不能拉着纸带，故D错误． (2)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，B点的瞬时速度vB＝＝. (3)根据动能定理有F合