2020高考物理一轮复习实验增分专题6验证机械能守恒定律对应演练

【2019最新】精选高考物理一轮复习实验增分专题6验证机械能守恒定律对
应演练
对应演练·迁移运用
1.如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．
现有的器材为带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带夹子的重锤、天平．回答下列问题：
(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有__AD__.(填入正确选项前的字母)
A．刻度尺B．秒表
C．0～12 V的直流电源D．0～12 V的交流电源
(2)实验中误差产生的原因有__纸带和打点计时器之间有摩擦；用刻度尺测量长度时读数有误差__.(写出两个原因)
解析本实验需测量长度，但不需要计时，选项A正确，B错误；打点计时器需要用交流电源，选项C错误，选项D正确．
(2)摩擦和长度测量读数问题是产生误差的主要原因．
2．小张同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，小李同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验．
(1)图甲中A、B、C、D、E表示部分实验器材，小张同学需要在图中选用的器材__AB__；小李同学需在图中选用的器材__BDE__.(用字母表示)
(2)小李同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图所示的两条纸带①和
②.纸带__①__的加速度大(选填“①”或“②”)，其加速度大小为__2.5_m/s2(2.3～
2.7_m/s2均可)__.
解析(1)要采用落体法做“验证机械能守恒定律”实验，需要下落的重物A和计时用的打点计时器B；要做“探究加速度与力、质量关系”实验，需要研究对象小车D，
拉动小车的钩码E及计时用的打点计时器B．
(2)纸带①的加速度大小为a1＝＝ m/s2＝2.5 m/s2，纸带②的加速度大小为a2＝
＝
－－－－2
m/s2＝1.25 m/s2，因此纸带①的加速度大，4×0.022
大小为2.5 m/s2.
3．(2017·上海浦东模拟)用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能
守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹
进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打
下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，所用电源的频率为50 Hz，
计数点间的距离如图乙所示．已知m1＝50 g、m2＝150 g，则：(结果均保留两位有效
数字)
(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝__2.4__m/s；
(2)在打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量ΔEk＝__0.58__J，系统
重力势能的减少量ΔEp＝__0.60__J；(取当地的重力加速度g＝10 m/s2)
(3)若某同学作出v2－h图象如图丙所示，则当地的重力加速度g＝__9.7__m/s2.
解析(1)v5＝ m/s＝2.4 m/s，
(2)ΔEk＝(m1＋m2)v－0≈0.58 J，
ΔEp＝m2gh5－m1gh5＝0.60 J.
(3)由(m2－m1)gh＝(m1＋m2)v2知
v2
＝，
2
即图线的斜率k＝＝，
解得g＝9.7 m/s2.
4．利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验．
①为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的__A__.
A．动能变化量与势能变化量
B．速度变化量与势能变化量
C．速度变化量与高度变化量
②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，还必须使用的两种器材是__AB__.
A．交流电源B．刻度尺
C．天平(含砝码)
③实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带．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.设重物的质量为m.从打O 点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝__－mghB__，动能变化量ΔEk＝__m2__.
④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是__C__.
A．利用公式v＝gt计算重物速度
B．利用公式v＝计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D．没有采用多次实验取平均值的方法
⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2－h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确．
解析①只需要比较重物下落过程中，任意两点间的动能变化量与势能变化量是否相等，即可验证机械能是否守恒，故选A．②打点计时器需要接交流电源，故选A；还需要用刻度尺测量重物下落的高度，故还要选B．③从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少mghB，变化量为－mghB；打B点的速度vB＝，动能Ek＝，联立解得Ek ＝m2，故动能变化量ΔEk＝Ek－0＝m()2.④由于存在空气阻力和摩擦阻力的影响，导致重力势能的减少量大于动能的增加量，产生系统误差，多次实验取平均值无法消除系
统误差，故选项C正确．⑤在重物下落h的过程中，若阻力Ff恒定，由动能定理得，mgh－Ffh＝，解得v2＝2(g－)h，故v2－h图象是一条过原点的直线，但还要看图线的斜率是否在误差允许的范围内接近2g，才能用该法验证机械能守恒定律．答案⑤该同学的判断依据不正确．在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，由mgh－fh＝mv2－0得，v2＝2(g－)h可知，v2－h图象就是过原点的一条直线．要想通过v2－h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g.。