第6章 课时测评30 验证机械能守恒定律(word练习)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义

课时测评30　验证机械能守恒定律

(时间：30分钟　满分：50分)

(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)

1.(10分)(2026·浙江湖州一模)如图1为“验证机械能守恒定律”实验装置。

(1)下列说法正确的是　　　　。

A.选用点迹清晰的纸带

B.打点计时器直接使用220 V交流电源

C.打点计时器平面须处于竖直方向，且两个限位孔在同一竖直线上

D.选取起始点作为第一个计数点，可用公式vn＝(T为打点时间间隔，h为第n点距起始点的距离)计算打第n点时重物的速度

(2)如图2，O、A、B、C、D、E、F是7个连续的打点，电源频率为50 Hz。则打下O点时，重物的速度　　　　(选填“为零”或“不为零”)；打下E点时重物的速度为　　　　m/s(保留2位有效数字)。

(3)当地重力加速度g＝9.8 m/s2，由纸带数据分析重物重力势能的减少量ΔEp　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)动能增加量

ΔEk；如果是由于电源频率造成上述情况，则电源的实际频率　　　　(选填“大于”或“小于”)50 Hz。

答案：(1)AC　(2)不为零　 1.4　(3)小于　小于

解析：(1)为了减小实验误差，应选用点迹清晰的纸带，故A正确；题图1中电磁打点计时器使用的是约8 V的低压交流电源，故B错误；为了尽可能减小重物和纸带受到的阻力，保证它们竖直自由下落，打点计时器平面须处于竖直方向，且两个限位孔在同一竖直线上，故C正确；选取起始点作为第一个计数点，根据＝知可用公式vn＝(T为打点时间间隔，h为第n点距起始点的距离)计算打第n点时重物的速度，故D错误。

(2)假设打下O点时，重物的速度为零，电源频率为50 Hz，则OA间距大致应为hOA＝gT2＝＝ m＝1.96×10－3 m＝0.196 cm，而由题图2可读出OA间的距离为0.80 cm，显然可知打下O点时，重物的速度不为零；打下E点时重物的速度为vE＝＝×10－2 m/s≈1.4 m/s。

(3)利用纸带提供数据可求得vA＝＝×10－2 m/s＝0.5 m/s，可得重物在AE段动能增加量ΔEk＝m－m≈0.86m(J)，重力势能减少量ΔEp＝mghAE＝m×9.8×(8.50－0.80)×10－2(J)≈0.75m(J)，可知ΔEp小于ΔEk；如果是由于电源频率造成上述情况，电源的实际频率小于50 Hz，根据T＝可知实际打点周期应大于0.02 s，则由速度计算公式可知计算得到的速度大于实际的打点速度，从而导致重力势

能的减少量小于求得的动能增加量。

2.(10分)(2025·甘肃卷·T11)某学习小组使用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。

把一个直径为d的小球用不可伸长的细线悬挂，光电门置于小球平衡位置处，其光线恰好通过小球球心，计时器与光电门相连。

将小球拉离平衡位置并记录其高度h，然后由静止释放(运动平面与光电门光线垂直)，记录小球经过光电门的挡光时间Δt。改变h，测量多组数据。已知重力加速度为g，忽略阻力。

(1)以h为横坐标、　　　　(选填“Δt”“(Δt)2”“”或“”)为纵坐标作直线图。若所得图像过原点，且斜率为　　　　(用d和g表示)，即可证明小球在运动过程中机械能守恒。

(2)实验中，用游标卡尺测得小球直径d＝20.48 mm。

①由结果可知，所用的是　　　　(选填“10”“20”或“50)分度的游标卡尺。

②小组设计了一把25分度的游标卡尺，未测量时的状态如图乙所示。如果用此游标卡尺测量该小球直径，则游标尺上第　　　　条刻度线与主尺上的刻度线对齐。