高考物理一轮复习课时跟踪训练—力学实验：验证机械能守恒定律 .docx

2022高考一轮复习课时跟踪训练力学实验：验证机械能守恒定律一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）1用如图所示的装置验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量均为M的物块A、B，B上放一质量为m的金属片C，在B的正下方铁架台上固定一金属圆环。开始时金属片C与圆环间的高度为h，由静止释放B，运动一段时间后金属片C被搁置在圆环上（C与轻绳间无接触），测得B通过两数字计时器的时间间隔为t，已知两数字计时器的竖直间距为d。改变h重复实验得到多组数据，为了直观反映数据关系，应绘制（）At-h图象B图象C图象D图象2小华同学利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”。下列说法正确的是（）A电火花计时器工作电压约为8VB实验中应先释放纸带，再启动电火花计时器C实验中所测重物动能的增加量通常比其重力势能的减少量稍大D若打出的纸带前面一小段被损毁，利用纸带剩余部分也能验证机械能守恒3某同学用左图所示的装置来“验证机械能守恒定律”。该装置比右图的装置好些，正确的理由是（）A减小了空气阻力对实验的影响B电火花计时器的工作电压约C可以节省纸带，让点迹更为密集D保证物体从静止释放，避免因纸带抖动而造成摩擦增大4如图是“验证机械能守恒定律”的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行。在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使气垫导轨水平，可采取的措施是（）A调节P使轨道左端升高一些B调节P使轨道左端降低一些C遮光条的宽度应适当大一些D滑块的质量增大一些5某位同学做利用自由落体运动“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是（）A把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源B将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C先释放纸带，再接通电源D更换纸带，重复实验，根据记录处理数据二、多项选择（下列各题中四个选项中有多个选项符合题意）6下列所给实验装置哪些可以用于验证机械能守恒（）ABCD7如图所示的装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和砂桶等组成，光电门可以测出滑块的遮光板分别通过两个光电门的时间t1、t2，游标卡尺可以测出遮光板的宽度d，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离L，另用天平测出滑块、砂桶(含砂)的质量分别为M和m，下列说法正确的是()A用该装置可以测出滑块通过两光电门的速度，并计算出滑块运动的加速度aB用该装置验证牛顿第二定律时，要保证拉力近似等于砂桶(含砂)的重力，因此必须满足mMC可以用该装置验证机械能守恒定律，但必须满足mMD可以用该装置探究“功和速度变化的关系”8如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图。跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为M的物块，当左侧物块附上质量为m的小物块时，该物块由静止开始加速下落，下落h后小物块撞击挡板自动脱离，系统以匀速运动。忽略系统一切阻力，重力加速度为g。若测出，则可完成多个力学实验。下列关于此次实验的说法，正确的是（）A左侧物块附上小物块后，下落时轻绳的张力增加了mgB可测得当地重力加速度C要验证机械能守恒定律，需验证等式是否成立D要探究合外力与加速度的关系需探究是否成立9用自由落体运动“验证机被能守恒定律”，就是看是否等于，计数点的编号为0、1、了2、下列说法正确的是（）A打点计时器打第一个点0时，物体的速度应为零B是计数点n到计数点0的距离Cm为重物的质量，需用天平称量D用计算时，（T为打点周期）10如图所示，某实验小组在实验室中利用水平气垫导轨和两光电门计时器A和 B验证滑块 M和钩码 m组成的系统机械能守恒，已知遮光条的宽度为d，先后通过A、B 光电门的时间分别为Dt1、Dt2，滑块运动通过光电门B时，钩码未落地。 下列因素中可能增大实验误差的是（）A气垫导轨未调水平B滑块质量M和钩码质量m不满足 mMC遮光条宽度太小D两光电门间距过小三、实验探究题11某物理兴趣小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律，当地的重力加速度大小为。（1）下列做法操作错误的是_（填字母序号）。A先松开纸带后接通电源B用电火花计时器替代电磁打点计时器C在铝锤和铁锤中，选择铁锤作为重锤（2）所用重物的质量为1.00。若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s）。按要求将下列问题补充完整。纸带的_（左、右）端与重物相连；打点计时器打下计数点B时，物体的速度_（计算结果保留两位有效数字）从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是_J，此过程中物体动能的增加量_J（计算结果保留两位有效数字）12在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50 Hz，当地重力加速度的值为9.80 m/s2，测得所用重物的质量为1.0 kg。（1）甲、乙、丙三个学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18 cm、0.18 cm和0.25 cm，可看出其中肯定有一个学生在操作上出现了问题，出现的问题是_。若按实验要求正确地选出纸带，如图所示（相邻计数点的时间间隔为0.02 s），那么：（2）从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量Ep_J，此过程中重物动能的增加量Ek_J。（结果保留两位小数）（3）实验的结论是_。（4） 该学习小组通过多次实验发现，重锤减少的势能总是略大于重锤动能的增加，请你简要说明其中的原因:_。13利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处由一带长方形遮光条的滑块，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的小球相连，遮光板两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光板经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表示遮光板的宽度，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。（1）滑块通过B点的瞬时速度可表示为_。（2）某次实验测得倾角=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Ek=_。系统的重力势能减少量可表示为Ep=_。在误差允许的范围内，若Ek=Ep则认为系统的机械能守恒。（3）在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的图像如图所示，并测得M=m，则重力加速度g=_m/s2。14用图1所示的实验装置验证质量分别为、的两物体组成的系统在下落过程中机械能守恒。质量为的物体从高处由静止开始下落，质量为的物体上连接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。图2是某次实验中得到的一条纸带，、是打点计时器依次打出的点，相邻两点间的距离如图所示。已知打点计时器所用交变电源的频率为，物体质量，定滑轮为光滑轻质滑轮，当地重力加速度为。（1）在纸带上打下点时的速度_。（2）在打点计时器打出点到点的过程中，系统动能的增量为_，系统势能的减少量为_。若在实验误差允许的范围内有，则可验证系统在该过程中机械能守恒。15为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图（a）装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图（b），其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：（1）小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量Ep=_，动能的增加量Ek=_。（均用题中所给字母表示）（2）观察图（b）中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：_。16某实验小组利用如图1所示的实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题。（1）若忽略了空气阻力的影响，实验中是否一定需要测量重锤的质量？_（填“需要”或“不需要”）。（2）如果用这套装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题，下面的做法能提高实验精确度的是_。A在保证其他条件不变的情况下，减小重锤的直径B在保证其他条件不变的情况下，增大重锤的直径C在保证其他条件不变的情况下，增大重锤的质量D在保证其他条件不变的情况下，减小重锤的质量（3）图2为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一个点。分别测出若干连续点A、B、C、与 O点之间的距离h1、h2、h3、。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，可得重锤下落到B点时的速度大小为_。（4）取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep。建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示Ek和Ep，根据以上数据在图3中绘出图线和图线。已求得图线斜率的绝对值k1=2.94 J/m，图线的斜率k2=2.80 J/m。其中表示动能Ek随高度变化的图像是_（填图线或图线）。重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为_（用k1和k2表示）。17如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还必需要的器材是（_）A交流8V电源B4节干电池C秒表D毫米刻度尺（2）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速度变化量与高度变化量B重力做功与重力势能变化量C动能变化量与重力势能变化量D合外力做的功与动能变化量（3）下列关于该实验的一些说法正确的是_；A做实验时，要先接通电源，再释放重物B实验中的误差主要是由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的C若某同学通过描绘图像研究机械能是否守恒，合理的图像应该是过原点的一条直线，并且该直线的斜率应约为9.8D可以用来计算重物下落的速度（4）安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。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。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式_（用题中所给字母表示）。ABCD都不正确18用如图所示装置验证机械能守恒定律在已经调整为水平的气垫导轨上，将劲度系数为k的轻质弹簧右端固定在气垫导轨右端，弹簧左端与一质量为m的滑块接触而不固连。第1次向右推滑块压缩弹簧一段距离，并测出压缩量x1，然后释放滑块，通过光电门测量并计算得出滑块通过光电门的速度为v1；接下来重复以上实验操作，得到压缩量x和通过光电门的速度v的多组数据.已知弹簧的弹性势能，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长量或压缩量。（1）在实验误差允许范围内若满足关系式_，则可验证系统的机械能守恒定律；（2）为了更直观地验证，某同学建立的直角坐标系应以v2为纵坐标，以_为横坐标，得出图象为一条直线，当图象的斜率为_时，同样可以验证机械能守恒定律。19某同学用图示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。（1）下列选项中，是实验所需的物理量且需通过计算得到的是_。A重锤下落的加速度 B重锤下落的高度C重锤底部距水平地面的高度 D重锤下落的瞬时速度（2）已知打点计时器所用电源的频率为50，当地的重力加速度g取9.80，纸带上O点是打点计时器打下的第一个点，A、B、C、D是连续打出的四个点（O和A之间还有一些点），它们到O点的距离分别为62.99、70.18、77.76、85.78。根据以上数据可知，打点计时器打下计数点C时物体的速度为，则_；重锤由O点运动到C点的过程中下落的距离为h，则_（计算结果均保留三位有效数字）。（3）若实验结果发现重力势能的减少量总小于动能的增加量，造成这种现象的可能原因是_。A选用的重锤密度过大B交流电源的频率小于50C交流电源的电压偏高D空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力20“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法。（取）（1）用公式时，对纸带上起点的要求是初速度为零，为达到此目的，所选择的纸带第1、2两点间距应接近_（打点计时器打点的时间间隔为）。（2）若实验中所用重物质量，打点纸带如图甲所示，打点时间间隔为，则记录点时，重物速度_，重物的动能_，从开始下落至点，重物的重力势能减少量是_，因此可得出的结论是_。（计算结果保留3位有效数字）（3）根据纸带算出相关各点的速度值，量出下落的距离，则以为纵轴，以为横轴画出的图线应是图乙中的_。A BC D