课时跟踪检测(33) 验证机械能守恒定律（课时检测）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（江苏专版）

课时跟踪检测(三十三)　验证机械能守恒定律 1．(13分)某同学利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。在斜槽轨道的末端B点处安装一个光电门，调节激光束与球心等高，斜槽末端水平，离地面高度h＝0.784 m。地面上依次铺有白纸、复写纸，让小球从斜槽上某位置A点无初速度释放，通过光电门后落在地面的复写纸上，在白纸上留下打击印。已知当地重力加速度g＝9.8 m/s2。 (1)本实验还需用到的实验器材是________。 A．天平　 B．秒表　　C．刻度尺 (2)用游标卡尺测得小球直径的读数如图乙所示，则小球直径d＝________cm。 (3)某次实验测得小球通过光电门的时间为t＝15.0 ms，则小球通过光电门的速度v＝________m/s；实验还测得小球的落点P到斜槽末端正下方O点的距离为x＝0.36 m，则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度v0＝__________m/s(计算结果均保留两位有效数字)。实验发现，v略大于v0，可能原因是________________________________________。 (4)改变小球从斜槽上释放的位置A，多次实验，得到多组t、x数据，作出-x2图像；若图像的斜率近似等于__________(用题中所给物理量的符号表示)，就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的。 2.(10分)小明同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v＝作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒。 (1)用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离。 A．钢球在A点时的顶端 B．钢球在A点时的球心 C．钢球在A点时的底端 (2)用ΔEk＝mv2计算钢球动能变化的大小。利用游标卡尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为________mm。某次测量中，计时器的示数为0.002 s，则钢球的速度为v＝________m/s。(计算结果保留三位有效数字) (3)下表为该同学的实验结果： ΔEp/(×10－2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk/(×10－2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由：________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 3．(13分)某同学用气垫导轨做验证机械能守恒定律的实验。装置如图甲，滑块和遮光条的总质量为M，砝码和砝码盘的总质量为m。 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝________mm。 (2)实验前先调整气垫导轨水平：不挂砝码和砝码盘，接通气源，轻推滑块使其从气垫导轨右端向左端运动，如果发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，则可调节旋钮Q使气垫导轨右端________(选填“升高”或“降低”)—些，直到再次轻推滑块使其从气垫导轨右端向左端运动，遮光条通过光电门2的时间等于通过光电门1的时间。 (3)挂上砝码和砝码盘，调节定滑轮的高度，使____________________，在图示位置由静止释放滑块，记录滑块通过光电门1、2时遮光条挡光时间t1、t2，要验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量为____________________，若该物理量用x表示，则当表达式____________________________(用x和题目中给出的物理量的符号表示)成立时，机械能守恒定律得到验证。 4．(10分)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：有声音传感器的智能手机、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h＝78.00 cm。 (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的变化曲线如图乙所示，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t＝0.4 s。 (4)根据实验要求计算铁球落地速度v＝_________(请从m、h、t、g中选用合适的物理量符号表示)。 (5)若已知铁球质量为50 g，g＝9.80 m/s2，则下落过程中减小的重力势能ΔEp＝________J(结果保留3位有效数字)，增加的动能ΔEk＝________J(结果保留3位有效数字)。相对误差η＝×100%＝___________%(结果保留1位有效数字)，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。 5．(13分)(2025·如皋高三调研)如图甲为某实验小组利用气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验装置。将气垫导轨放在水平桌面上，细绳两端分别与托盘(含砝码)和滑块(含遮光条)相连，滑块在托盘的牵引下运动。已知光电门固定在气垫导轨上，遮光条的宽度为d，托盘(含砝码)的质量为M，滑块(含遮光条)的质量为m，重力加速度为g。 (1)下列实验操作步骤，正确顺序是________。 ①测出遮光条到光电门的距离l ②调节滑轮高度，使细绳与导轨平行 ③将气垫导轨放在水平桌面，将导轨调至水平 ④释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t ⑤打开气源，将滑块移至光电门右侧某适合的位置 (2)遮光条通过光电门时的速度大小为________(用题中所给的字母表示)。 (3)在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，若系统要符合机械能守恒定律的结论，应满足的关系式为__________________(用题中所给的字母表示)。 (4)保持滑块(含遮光条)和托盘(含砝码)的质量不变，多次改变遮光条到光电门的距离l，记录每次遮光条的遮光时间t及对应的，数据见下表。 l/(×10－1 m) 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 t/ms 11.79 8.16 6.71 5.77 5.14 /(×104 s－2) 0.72 1.50 2.22 3.00 3.79 请根据表中的数据，在方格纸上作出-l图像。 (5)某同学根据“-l图像是一条过原点的直线”得出了“系统机械能守恒”的结论。你是否同意他的观点？请简要说明理由___________________________________________ ________________________________________________________________________。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$