2024届高考物理一轮复习：第八十六讲 实验 验证机械能守恒定律

第八十六讲：实验：验证机械能守恒定律 一、实验题 1．利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）实验中除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是 。 A．直流电源 B．刻度尺 C．天平（含砝码） D．秒表 （2）实验中，需先接通电源，再释放重物，得到如图2所示的一条纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量 ，动能增加量 。 2．学校物理兴趣小组用如图所示的气垫导轨装置验证机械能守恒定律。该同学测出滑块的质量M与重物的质量m，将滑块放在水平导轨上，用与导轨平行的细线跨过定滑轮连接滑块和重物，用计时器记录滑块的挡光条通过光电门所用的时间，得到滑块的瞬时速度；用刻度尺测量滑块由静止开始通过的位移。 （1）本实验 （填“需要”或“不需要”）满足的条件。 （2）若滑块上安装的挡光条的宽度为d，滑块某次通过光电门所用的时间为t，则滑块此次通过光电门时的速度大小为 。 （3）某次实验中滑块由静止开始运动到光电门处发生的位移大小为s，实验操作无误，若当地的重力加速度大小g= （用相关物理量的符号表示），则机械能守恒定律得到验证。 （4）若M=m，改变滑块由静止开始运动到光电门处发生的位移大小，进行多次实验，测出相应的s与t，以s为纵坐标、为横坐标，作出的，图像的斜率为k，则可求得当地的重力加速度大小g= （用相关物理量的符号表示）。 3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为6V频率为的交流电源上，自由下落的重物质量为，一条理想的纸带，数据如图所示，单位是cm，g取，O、A之间有几个计数点没画出。 （1）从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减少量 J，此过程中物体动能的增量 J。（小数点后保留两位） （2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中，需要通过计算得到的有( ) A．重锤的质量 B．重力加速度 C．重锤下落的高度 D．与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度 （3）在利用重锤自由落下验证机械能守恒定律的实验中，产生误差的主要原因是( ) A．重锤下落的实际高度大于测量值 B．重锤下落的实际高度小于测量值 C．重锤实际末速度v大于 D．纸带和限位孔之间有摩擦，以及重锤下落过程中受空气阻力的影响 4．如图1是利用自由落体运动装置进行“验证机械能守恒定律”的实验．所用的打点计时器连接50Hz的交流电。 （1）关于本实验说法正确的是 。 A．应选用较大密度材料制成的重锤 B．实验必须用天平测出物体的质量 C．将纸带沿竖直方向穿过限位孔 D．可以用计算瞬时速度 （2）甲同学在实验中得到如图2所示的一条纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m．从打O点到打B点的过程中： 重物的重力势能减少量ΔEp= ，动能增加量ΔEk= （以上两空请用题中所给符号表示）；若实验操作正确，大多数同学的实验结果显示重力势能的减少量 动能的增加量（填“小于”、“等于”、“大于”）。 （3）乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度.他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横坐标，以v2为纵轴画出了如图3所示的图线，测出该图线的斜率为k，则可求得当地的重力加速度g= （请用题中所给符号表示）。 5．利用图1所示装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）除带夹子的重物、纸带、铁架台、电火花打点计时器，在下列器材中，还必须选择的器材是 （填器材前字母） A．学生电源 B．钩码 C．天平（含砝码）D．秒表 E．弹簧测力计 F．刻度尺 （2）实验中，下列操作合理的是 A．为避免损坏仪器，静止释放时，用手托住重物 B．安装打点计时器时，保证计时器两限位孔在同一竖直线上 C．只能选择前两点距离约为2mm的纸带处理数据 D．处理纸带时，必须每5个点取一个计数点 （3）实验中，正确操作后得到如图2所示的一条纸带，已知打点计时器频率为50Hz，A、B、C为3个连续的点，测得它们到O的距离分别为hA=22.24cm、hB=26.56cm、h