高考物理-实验验证机械能守恒-专题练习有答案

高考物理

实验验证机械能

题型一、考查实验原理与实验操作

1．如图甲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、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题。

甲

（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________。（填入正确选项前的字母）

A．米尺

B．秒表

C．4~6V的直流电源

D．4~6V的交流电源

（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A．按照图示的装置安装器件；

B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；

C．用天平测出重锤的质量；

D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；

E．测量纸带上某些点间的距离；

F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能

其中操作不当的步骤是________。

（3）实验中误差产生的原因有__________________________________________。（写出两个原因）

（4）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图乙所示。使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a ________。（用1x、2x、3x、4x及f表示）

乙

2．（1）在利用重锤做自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，有关重锤的质量，下列说法正确的是（ ） A ．应选用质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力 B ．应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动 C ．不需要称量重锤的质量 D ．必须称量重锤的质量

（2）在该实验中，选定了一条较为理想的纸带，如图实-6-3所示，“0”为起始点，以后纸带上所打的各点依次记为1、2、3……，测得的1x 、2x 、3x ……是重锤从开始运动到各时刻的位移。已知打点计时器的打点周期为T ，重锤质量为m ，重力加速度为g ，则当打点计时器打点“4”时，重锤动能的表达式为________________；从“0”点到“4”点的过程中重锤重力势能的减少量表达式为________________。

图实-6-3 题型二、考查实验数据处理及误差分析

3．在用落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图所示。其中O 是起始点，A 、B 、C 是打点计时器连续打下的3个点。用毫米刻度尺测量O 到A 、B 、C 各点的距离，并记录在图中。(已知当地的重力加速度2

g 9.80 m /s =，重锤质量为m 1kg =，计算结果均保留3位有效数字)

（1）图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是________段的读数，应记作________cm 。 （2）甲同学用重锤在OB 段的运动来验证机械能守恒，他用AC 段的平均速度作为B 点对应的瞬时速度B v ，则求得该过程中重锤的动能增加量k E ∆=________J ，重力势能的减少量p E ∆=________J 。这样验证的系统误差总是k E ∆________p E ∆（选填“>”、“<”或“＝”）。

2 v

d=

（1）要验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤初始位置离最低点的高度，其高度应为________，同时还应求出摆锤在最低点时的速度，其速度应为________。

（2）用实验中测量的物理量写出验证摆锤在运动中机械能守恒的关系式为________。

3

＋22

4

2．

）5

－x32 8T2

4．

21222221

6．

2H