高考物理一轮复习 实验7 验证机械能守恒定律高效演练（含解析）-人教版高三物理试题VIP免费

验证机械能守恒定律1．(2017·天津卷·9节选)如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．甲(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________.A．重物选用质量和密度较大的金属锤B．两限位孔在同一竖直面内上下对正C．精确测量出重物的质量D．用手托稳重物、接通电源后，撤手释放重物(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图乙所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________.乙A．OA、AD和EG的长度B．OC、BC和CD的长度C．BD、CF和EG的长度D．AC、BD和EG的长度解析(1)A对：验证机械能守恒定律时，为降低空气阻力的影响，重物的质量和密度要大．B对：为减小纸带与打点计时器间的摩擦，两限位孔要在同一竖直平面内上下对正．C错：验证机械能守恒定律的表达式为mgh＝mv2，重物的质量没必要测量．D错：应用手提住纸带让重物稳定而不是用手托住重物使其稳定．(2)利用纸带数据，根据mgh＝mv2即可验证机械能守恒定律．要从纸带上测出重物下落的高度并计算出对应的速度，选项A、D的条件中，下落高度与所能计算的速度不对应；选项B的条件符合要求，可以取重物下落OC时处理；选项C中，可以求出C、F点的瞬时速度，又知C、F间的距离，可以利用mv－mv＝mgΔh验证机械能守恒定律．答案(1)AB(2)BC2．某同学利用倾斜气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图甲所示．其主要实验步骤如下：甲乙a．用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图乙所示；b．读出导轨标尺的总长L0，并用直尺测出导轨标尺在竖直方向的高度H0；c．读出滑块释放处挡光条与光电门中心之间的距离s；d．由静止释放滑块，从数字计时器(图中未画出)上读出挡光条通过光电门所用的时间t.回答下列问题：(1)由图乙读出l＝________mm.(2)________(选填“有”或“没有”)必要用天平称出滑块和挡光条的总质量M.丙(3)多次改变光电门位置，即改变距离s，重复上述实验，作出随s的变化图象，如图丙所示，当已知量t0，s0，l，L0，H0和当地重力加速度g满足表达式＝________时，可判断滑块下滑过程中机械能守恒．解析(1)游标尺上共有20小格，精度为0.05mm，用游标卡尺测量挡光条的宽度l＝(8＋0.05×3)mm＝8.15mm.(2)欲验证机械能守恒定律，即Mgssinθ＝M2，θ为气垫导轨与水平面间的夹角，只需验证gssinθ＝2，可见没有必要测量滑块和挡光条的总质量M.(3)由几何知识得sinθ＝，当s＝s0，t＝t0时有＝s0.答案(1)8.15(2)没有(3)s03．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片轻过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．甲乙(1)某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk＝________，系统的重力势能减少量可表示为ΔEP＝________，在误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEP，则可认为系统的机械能守恒．(用题中字母表示)(2)在上述实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2－d图象如图乙所示，并测得M＝m，则重力加速度g＝________m/s2.解析(1)系统动能增加量可表示为ΔEk＝(M＋m)v＝，系统的重力势能减少量可表示为ΔEP＝mgd－Mgdsin30°＝(m－)gd.(2)根据机械能守恒可得(m－)gd＝(M＋m)v2，即g＝，代入数据得g＝9.6m/s2.答案(1)(m－)gd(2)9.6