（新课标）2018年高考物理总复习 课时达标检测（三十三）验证机械能守恒定律（实验提能课）.doc

课时达标检测(三十三) 验证机械能守恒定律 (实验提能课)1(多选)关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差，下列说法中正确的是( )a重物质量的称量不会造成较大误差b重物质量选用得大些，有利于减小误差c重物质量选用得较小些，有利于减小误差d纸带下落和打点不同步会造成较大误差解析：选bd验证机械能守恒，即验证减少的重力势能是否等于增加的动能，即mghmv2，其中质量可以约去，没必要测量重物质量，a错误；当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，b正确，c错误；纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，d正确。2.利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中正确的方案是( )a用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过vgt计算出瞬时速度vb用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v计算出瞬时速度vc根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v，并通过h计算得出高度hd用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v解析：选d 利用g和v求h，或利用g和h求v，相当于利用机械能守恒验证机械能守恒，a、b、c错误，d正确。3在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。o为第一个点，a、b、c为从合适位置开始选取连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g9.80 m/s2，那么：(1)根据图上所得的数据，应取图中o点到_点来验证机械能守恒定律。(2)从o点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ep_ j，动能增加量ek_ j(结果保留三位有效数字)。(3)若测出纸带上所有各点到o点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图像是下图中的_。解析：(1)因计算b点的速度误差相对较小，故应取图中o点到b点来验证机械能守恒。(2)epmghob1.009.800.192 0 j1.88 j打b点的瞬时速度vb1.92 m/s故ekmvb21.00(1.92)2 j1.84 j(3)由机械能守恒定律可知mghmv2，故有gh，a正确。答案：(1)b (2)1.881.84 (3)a4.(2017瑞安四校联考)如图所示为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置，完成以下填空。实验步骤如下：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平；测出挡光条的宽度d和两光电门中心之间的距离l；将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；测出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间t1和t2；用天平测出滑块和挡光条的总质量m，再测出托盘和砝码的总质量m；滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为ek1_和ek2_；在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ep_(重力加速度为g)；如果满足关系式_，则可认为验证了机械能守恒定律。(用ek1、ek2和ep表示)解析：滑块经过光电门1时的速度v1，经过光电门2时的速度v2，滑块、挡光条、托盘和砝码组成的系统的动能：ek1(mm)v12(mm)2，ek2(mm)v22(mm)2，系统势能的减少量epmgl如果满足关系式epek2ek1，则可认为验证了机械能守恒定律。答案：(mm)2(mm)2 mglepek2ek15(2014广东高考)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。(1)如图甲，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表。由数据算得劲度系数k_n/m。(g取9.80 m/s2)砝码质量(g)50100150弹簧长度(cm)8.627.636.66(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图乙所示；调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小_。(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v。释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为_。(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图丙，由图可知，v与x成_关系。由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的_成正比。解析：(1)由胡克定律得kn/m50 n/m；(2)要调整气垫导轨水平，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度相等；(3)根据机械能守恒定律，释放滑块后，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能；(4)由题图可知，x与v成正比，即vkx，由epekmv2mk2x2，因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比。答案：(1)50(2)相等(3)滑块的动能(4)正比压缩量的平方6某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了如图甲、乙所示的两种方案：甲方案用自由落体运动进行实验；乙方案用小车在斜面上下滑进行实验。(1)小组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终选择了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是_，并说明理由_。(2)若该小组采用图甲的装置打出一条纸带如图丙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出打下d点时纸带的速度大小为_ m/s(结果保留三位有效数字)。(3)该小组的同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线，如图丁所示，则图线斜率的物理意义是_。解析：(1)本次实验的目的是验证机械能守恒定律，所以在选择实验方案时要考虑影响机械能守恒的因素，即克服摩擦力和空气阻力做的功对机械能的影响。比较两种方案，甲方案的加速度较大，阻力在合力中所占的比率较小，也就是因克服阻力做的功对机械能变化的影响较小，故采用甲方案。(2)由题图可知vd m/s1.75 m/s。(3)根据自由落体运动中的机械能守恒可得mghmv2，于是可得v22gh，所以v2h图线的斜率大小应为2g，即当地重力加速度的2倍。答案：(1)甲方案(或甲)理由见解析(2)1.75(3)当地重力加速度的2倍7.(2016江苏高考)某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于a点。光电门固定在a的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v作为钢球经过a点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和a点之间的势能变化大小ep与动能变化大小ek，就能验证机械能是否守恒。(1)用epmgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_之间的竖直距离。a钢球在a点时的顶端b钢球在a点时的球心c钢球在a点时的底端(2)用ekmv2计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为_cm。某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s。则钢球的速度为v_m/s。(3)下表为该同学的实验结果：ep(102 j)4.8929.78614.6919.5929.38ek(102 j)5.0410.115.120.029.8他发现表中的ep与ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。解析：(1)高度变化要比较钢球球心的高度变化。(2)毫米刻度尺读数时要估读到毫米下一位，由v代入数据可计算出相应速度。(3)从表中数据可知ekep，若有空气阻力，则应为ekep，所以不同意他的观点。(4)实验中遮光条经过光电门时的速度大于钢球经