高三物理一輪基礎復習：驗證機械能守恒定律基礎訓練

驗證機械能守恒定律基礎訓練非選擇題1．(2021·廣東模擬)在用重錘和打點計時器“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器使用的交流電源的周期為0.02s，當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2.該實驗選取的重錘質(zhì)量為1.00kg，選取如圖所示的一段紙帶并測量出相鄰各點之間的距離，利用這些數(shù)據(jù)驗證重錘通過第2點至第5點間的過程中遵從機械能守恒定律．通過計算可以得出在第2點位置時重錘的動能為________J；第5點位置時重錘的動能為________J；重錘從第2點至第5點間的過程中重力勢能的減小量為________J．(保留三位有效數(shù)字)2．(2020·陜西模擬)某小組同學用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，可以提供輸出電壓為8V的交變電流和直流電，交變電流的頻率為50Hz.重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點測量并分析，即可驗證機械能守恒定律．(1)該小組進行了下面幾個操作步驟：A．按照圖示的裝置安裝器件；B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；C．用天平測出重錘的質(zhì)量；D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；E．測量紙帶上某些點間的距離；F．根據(jù)測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于其增加的動能．其中沒有必要進行的步驟是________，操作不當?shù)牟襟E是________；(填選項字母)(2)一位同學進行正確測量后挑選出一條點跡清晰的紙帶進行測量，如圖乙所示，其中O點為起始點，A、B、C、D為連續(xù)打出的四個點．根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)，可得出打C點時重錘的速度為________m/s；(保留3位有效數(shù)字)(3)該小組測出多組重物下落的高度h和對應的速度v，并作出eq\f(v2,2)－h(huán)圖象．則作出的圖象是________，就能證明重物下落過程機械能守恒；(4)某同學選用兩個形狀相同、質(zhì)量不同的重物a和b進行實驗，依據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出eq\f(v2,2)－h(huán)圖象，并求出圖線的斜率k，如圖丙所示．通過分析發(fā)現(xiàn)造成k2值偏小的原因是實驗中存在各種阻力，已知實驗所用重物的質(zhì)量m2＝0.052kg，當?shù)刂亓铀俣萭＝9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力Ff＝________N．(結果保留兩位有效數(shù)字)3．(2020·山西模擬)某實驗小組要通過實驗驗證機械能守恒定律．實驗裝置如圖甲所示，水平桌面上固定一氣墊導軌，把氣墊導軌調(diào)節(jié)水平，在導軌上A點處有一帶長方形遮光條的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端用跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩與一質(zhì)量為m的鉤碼相連，遮光條兩條長邊與導軌垂直，導軌上B點有一光電門，可以測量遮光條經(jīng)過光電門時的擋光時間t，用d表示遮光條的寬度，s表示A、B兩點間的距離，將遮光條通過光電門的平均速度看做滑塊通過B點時的瞬時速度．用g表示重力加速度．完成下列問題．(1)如圖乙所示，用游標卡尺測得遮光條的寬度d＝________mm；(2)實驗時將滑塊從如圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間t＝1.2×10－2s，則滑塊經(jīng)過光電門的瞬時速度為________m/s(結果保留2位有效數(shù)字)；(3)若將滑塊自A點由靜止釋放，考慮遮光條寬度的影響，則在滑塊從A點運動至B點的過程中，滑塊、遮光條與鉤碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)動能的增加量測量值；(4)該實驗小組在研究中發(fā)現(xiàn)利用該裝置可測帶長方形遮光條的滑塊的總質(zhì)量M，實驗小組多次改變光電門的位置，且每次均令滑塊自同一點(A點)開始運動，測量相應的s與t值．某同學完成實驗后，想利用測得的數(shù)據(jù)探究s與t的關系．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)作出eq\f(1,t2)－s圖象，測得直線的斜率為k，已知鉤碼的質(zhì)量為m，則滑塊的總質(zhì)量M的表達式為________(用題目給出的字母表示)．4．(2020·山東模擬)某同學利用豎直上拋運動驗證機械能守恒定律，所用裝置如圖甲所示．A、B為兩個光電門，與安裝在底座上的彈射裝置在同一豎直線上．(1)該同學用螺旋測微器測量小球的直徑，讀數(shù)如圖乙所示，小球直徑為________cm.彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計時裝置測出小球通過A、B的時間分別為2.16×10－3s、5.15×10－3s，由此可知小球通過光電門A、B時的速度分別為vA、vB，其中vA＝________m/s(保留3位有效數(shù)字)；(2)用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間，只需比較________(用題目中涉及的物理量符號表示)是否相等，就可以驗證機械能是否守恒．5．(2021·上海模擬)學生實驗“用DIS研究機械能守恒定律”的裝置如圖a所示，某組同學在一次實驗中，選擇DIS以圖象方式顯示實驗的結果，所顯示的圖象如圖b所示．圖象的橫軸表示小球距D點的高度h，縱軸表示小球的重力勢能Ep、動能Ek或機械能E.試回答下列問題：(1)在圖a所示的實驗裝置中，固定于小球下端、寬度為Δs，且不透光的薄片J是________，傳感器K的名稱是________．(2)在圖b所示的圖象中，表示小球的重力勢能Ep、動能Ek、機械能E隨小球距D點的高度h變化關系的圖線分別是________(按順序填寫相應圖線所對應的文字)．(3)根據(jù)圖b所示的實驗圖象，可以得出的結論是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________.6．(2020·廣西模擬)用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．輕桿兩端固定兩個大小相等但質(zhì)量不等的小球P、Q，桿可以繞固定于中點O的水平軸在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動．O點正下方有一光電門，小球球心可恰好通過光電門，已知重力加速度為g.(1)用游標卡尺測得小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑為d＝________cm.(2)P、Q從水平位置由靜止釋放，當小球P通過最低點時，與光電門連接的數(shù)字計時器顯示的擋光時間為Δt＝0.01s，則小球P經(jīng)過最低點時的速度為v＝________m/s.(3)若兩小球P、Q球心間的距離為L，小球P的質(zhì)量是小球Q質(zhì)量的k倍(k＞1)，當滿足k＝________(用L、d、Δt、g表示)時，就表明驗證了機械能守恒定律．7．(2021·安徽模擬)實驗中掛鉤位置可認為不變，利用力傳感器和單擺小球來驗證機械能守恒定律．①如圖甲所示，固定力傳感器M.②取一根不可伸長的細線，一端連接小鐵球，另一端穿過固定的光滑小圓環(huán)O，并固定在傳感器的掛鉤上(小圓環(huán)剛好夠一根細線通過)．③將小鐵球自由懸掛并處于靜止狀態(tài)，從計算機中得到拉力隨時間變化的關系如圖乙所示．④讓小鐵球以較小的角度在豎直平面內(nèi)的A、B之間擺動，得到拉力隨時間變化的關系圖象如圖丙所示．(1)為驗證小鐵球在最高點A和最低處的機械能是否相等，則________．A．必須要測出小鐵球的直徑DB．必須要測出小鐵球的質(zhì)量mC．必須要測出細線離開豎直方向的最大偏角θD．必須要知道圖乙、丙中F0，F(xiàn)1，F(xiàn)2的大小(2)若已經(jīng)通過實驗測得了(1)中所需的物理量，則為了驗證小鐵球在最高點B和最低點處的機械能是否相等，只需驗證等式________是否成立即可．(用題中所測得的物理量符號表示)答案1．1.132.211.062．(1)CB(2)2.27(3)一條過原點的傾斜直線(4)0.0313．(1)3.80(2)0.32(或3.2×10－1)(3)大于(4)M＝eq\f(2mg,kd2)－m4．(1)1.2986～1.29886.01