2011_2018年高考物理试题(卷)分类汇编070.验证机械能守恒定律

第70节 验证机械能守恒定律

1.2016年卷26.（3分）在“用DIS 研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是 传感器。若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 。（选填：“大”或“小”）。

【答案】光电门；大

【解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d 与挡光时间的比值进行计算，为：d

v t

=

∆，当摆锤直径测量值大于真实值时，小球直径d 会变大，导致计算出的小球速度变大，故小球动能也会变大。

2.2017年天津卷9.（2）如图所示，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。

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，撒手释放重物

②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 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____________。 A ．OA 、AD 和EG 的长度 B ．OC 、BC 和CD 的长度 C ．BD 、CF 和EG 的长度 C ．AC 、BD 和EG 的长度 【答案】①AB ； ②BC 。

【解析】①重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故A 正确；两限位孔在同一竖直面上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故B 正确；验证机械能守恒定律的原理是：2

1222

121mv mv mgh -=

，重物质量可以消去，无需精确测量出重物的质量，故C 错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故D 错误。

②由EG 的长度长度可求出打F 点的速度v 2，打O 点的速度v 1=0，但求不出OF 之间的距离h ，故A 错误；由BC 和CD 的长度长度可求出打C 点的速度v 2，打O 点的速度v 1=0，有OC 之间的距离h ，可以来验证机械能守恒定律，故B 正确；由BD 和EG 的长度可分别求出打C 点的速度v 1和打F 点的速度v 2，有CF 之间的距离h ，可以来验证机械能守恒定律，故C 正确；AC 、BD 和EG 的长度可分别求

限位孔

出BCF 三点的速度，但BC 、CF 、BF 之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故D 错误。 3.2013年卷

11．某同学用图（a ）所示的实验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz ，当地重力加速度为g =9.80m/s 2

。实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图（b ）所示。纸带上的第一个点记为O ，另选连续的三个点

A 、

B 、

C 进行测量，图中给出了这三个点到O

点的距离h A 、h B 和h C 的值。回答下列问题（计算结果保留3位有效数字）

（1）打点计时器打B 点时，重物速度的大小v B = m/s;

（2）通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据。

答案：（1）3.90（2）v B 2

/2=7.61(m/s)2

，因为mv B 2

/2≈mgh B ，近似验证机械能守恒定律 解析：（1）由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知T

h h v A

C B 2-=，由电源频率为50Hz 可知T =0.02s ，代入其他数据可解得v B =3.90m/s.

（2）本实验是利用自由落体运动验证机械能守恒定律，只要在误差允许围，重物重力势能的减少

等于其动能的增加，即可验证机械能守恒定律。选B 点分析，由于m .mgh ,m .mv B B 85776172

12

=≈，

故该同学的实验结果近似验证了机械能守恒定律。

4.2015年理综卷21.（10分）甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验 （1）图1中A 、B 、C 、D 、E 表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材_______；乙同学需在图中选用的器材_________。（用字母表示） （2）乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如

86.59cm

70.99cm

78.57cm

A

B C

O 打点计时器

重物

纸

带图(a)

图(b)

①

29 cm

30 31 32 33 34 35 36 37

38 A B C D

E

小车

图2所示的两条纸带①和②。纸带__________的加速度大（填①或者②），其加速度大小为____________。

答案：（1）AB ；BDE （2）①； (2.5±0.2)m/s 2

解析：（1）验证“机械能守恒定律”实验，需要在竖直面打出一条重锤下落的纸带，即可验证，故选仪器AB ；“探究加速度与力、质量的关系”实验需要钩码拉动小车打出一条纸带，故选BDE 。 （2）纸带①中前三个点的位移差为Δx 1=(32.40-30.70)-(30.70-29.10)=0.1cm 纸带②中前三个点的位移差为Δx 2=(31.65-29.00)-(29.00-27.40)=0.05cm

根据逐差法2

x aT ∆=可得纸带①的加速度比②大，大小为222

22m /s 52m /s 2

01010...T x

a =⨯==-∆。5.2011年卷

14．现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1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与一质量为m 的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t 。用d 表示A 点到导轨低端C 点的距离，h 表示A 与C 的高度差，b 表示遮光片的宽度，s 表示A ，B 两点的距离，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。用g 表示重力加速度。完成下列填空和作图； （1）若将滑块自A 点由静止释放，则在滑块从A 运动至B 的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 。动能的增加量可表示为 。若在运动过程中机械能守恒，

21t 与s 的关系式为2

1

t = ________. (2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A 点）下滑，测量相应的s 与t 值，结果如下表所示：

以s 为横坐标，

2

t 为纵坐标，在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k = ×104m -1

·s -2

(保留3位有效数字)。 由测得的h 、d 、b 、M 和m 数值可以计算出

s t

-21

直线的斜率k 0，将k 和k 0

进行比较，若其差值在