高考物理 高频实验模拟新题精选训练06 验证机械能守恒定律.doc

2013高考高频实验模拟新题精选训练06 验证机械能守恒定律1.（2013乌鲁木齐二诊）用如图装置可验证机械能守恒定律。轻绳两端系着质量相等的物块a、b，物块b上放置一金属片c。铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物块b正下方。系统静止时，金属片c与圆环间的高度差为h。由此释放，系统开始运动，当物块b穿过圆环时，金属片c被搁置在圆环上。两光电门固定在铁架台p1、p2处，通过数字计时器可测出物块b通过p1、p2这段时间。（1）若测得p1、p2之间的距离为d，物块b通过这段距离的时间为t，则物块b刚穿过圆环后的速度v= 。（2）若物块a、b的质量均为m表示，金属片c的质量用m表示，该实验中验证了下面哪个等式成立，即可验证机械能守恒定律。正确选项为 。amgh=mv2 bmgh=mv2cmgh=(2m+m)v2 dmgh=(m+m)v2 （3）本实验中的测量仪器除了刻度尺、光电门、数字计时器外，还需要 。（4）改变物块b的初始位置，使物块b由不同的高度落下穿过圆环，记录各次高度差h以及物块b通过p1、p2这段距离的时间为t，以h为纵轴，以 （填“t2”或“1/ t2”）为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线。该直线的斜率k= (用m、m、d表示)。（3）本实验中的测量仪器除了刻度尺、光电门、数字计时器外，还需要天平测量物块a、b和金属片c的质量。（4）由mgh=(2m+m)v2和v=d/t可得h=，以h为纵轴，以“1/t2”为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线。该直线的斜率k=。2（6分）（2013山东省威海质检）用如图所示装置验证小球沿斜面运动的过程中机械能守恒。斜面的末端与水平桌面相切，小球从离桌面高h处由静止释放，小球离开桌面后落在水平地面上，此过程的水平位移用s表示，桌面高h。改变小球释放的位置，记录多组h、s值。（1）若小球在运动的过程中机械能守恒，则h与s2间应满足的关系是_ （2）某同学根据实验结果，画出了hs2图象如上图所示。图象不过原点，并且随着s的增大图象有弯曲的迹象。下列关于产生这种现象的原因及改进措施的论述正确的是 a.小球与斜面和桌面间有摩擦，改用动摩擦因数更小的斜面和桌面b.小球运动过程中受到空气阻力的作用，换用密度小一点的空心球进行实验c.小球运动过程中受到空气阻力的作用，换用密度大一点的实心球进行实验d.小球与斜面和桌面间有摩擦，在原基础上适当减小一下斜面的倾角 斜面和桌面，小球运动过程中受到空气阻力的作用，换用密度大一点的实心球进行实验，选项ac正确。3（10分）（2013山东省邹城市联考）“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示采用重物自由下落的方法： （1）实验中，下面哪些测量工具是必需的 a天平 b直流电源 c刻度尺 d秒表 （2）已知打点计时器所用电源的频率为50hz，当地的重力加速度g=980m/s2，所用重物的质量为200g。实验中选取一条符合实验要求的纸带如图所示，o为纸带下落的起始点， a、b、c为纸带上选取的三个连续点。 计算b点瞬时速度时，甲同学用 ，乙同学用 ，其中所选方法正确的是 （选填“甲”或“乙”）同学；根据以上数据，可知重物由o运动到b点时动能的增加量等于 j， 重力势能减少量等于 j（计算结果均保留3位有效数字）： （3）实验中，发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的主要原因是 。（2）物体由静止开始自由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用，不是自由落体运动，是自由落体运动的公式，故甲同学错误重物的重力势能的减少量ep=mgh=0.2009.800.1920j=0.376j打b点重物速度v=m/s=1.92m/s 物体动能的增加量ek=mv2=0.50.2001.922j=0.369j.（3）纸带与打点计时器间有摩擦阻力，或存在空气阻力.由可得a=9.72 m/s2。，由可得x2=9.84cm。4（6分）（2013山东省临沂市质检）利用图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某小组同学对实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案a用刻度尺测出物体下落高度h，用打点间隔数测出下落时间t，通过v=gt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，测算出瞬时速度v，并通过计算得出高度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（1）以上方案中只有一种正确，正确的是 。（填入相应的字母）（2）在该实验中，有几个注意点，以下描述正确的是 。a为减小摩擦阻力，需要调整打点计时器的限位孔，使它在同一竖直线上b可以选用质量很大的重锤，先用手托住，等计时器通电后再释放重锤c只有选第1、第2两打点间隔约2mm的纸带才代表打第1点时的速度为零d实验结果如果正确合理，得到的动能增加量应略大于重力势能的减小量【答案】 （1）d（2）ac打点计时器纸带夹子重物5（8分）（2013安徽马鞍山二中期中测试）用如图10所示的实验装置验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，输出电压为6v的交流电和直流电两种重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着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（1）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先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源开关打出一条纸带；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图10其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是 （将其选项对应的字母填在横线处）（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值如图11所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点a、b、c、d、e，测出点ac间的距离为s1，点ce间的距离为s2，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a_as2s1bcde图11o（3）在上述验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是 试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小f 6（12分）、（2013浙江瑞安四校联考）现要通过实验验证机械能守恒定律实验装置如图19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点到导轨底端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两点间的距离，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，与s的关系式为 _. (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：12345s/m0.6000.8001.0001.2001.400t/ms8.227.176.445.855.43/104s21.481.952.412.923.39以s为横坐标，为纵坐标，在图110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_104 m1s2(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直线的斜率k0 ，将k和k0 进行比较，若其差值在实验允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律动能的增加量可表示为(m+m)()2。由机械能守恒定律，mgs=(m+m)()2，可得=(-)s。s直线的斜率k=2.4104 m1s2。7（10分）（2013四川资阳诊断）某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料，完成后面问题。第1小组：利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离，t0时刻刚好对应抛出点，该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表，当他们要计算重力势能的改变量时，发现不知道当地重力加速度，请你根据实验数据，按照下列要求计算出重力加速度。时刻t1t2t3t4t5速度v(m/s)4.524.043.563.082.60v2(m2/s2)20.4316.3212.679.496.76（1）在所给的坐标纸上作出v2h图象；（2）分析说明，图象斜率的绝对值表示的物理意义是：_；（3）由图象求得的重力加速度是_m/s2（结果保留三位有效数字）。第2小组：dis实验是利用现代信息技术进行的实验。“用dis研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下，选择dis以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点（最低点）的高度h，纵轴表示小铁球的重力势能ep、动能ek或机械能e。试回答下列问题：（1）图乙的图象中，表示小球的重力势能ep、动能ek、机械能e随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是_（按顺序填写相应图线所对应的文字）；（2）根据图乙所示的实验图象，可以得出的结论是：_。7答案：第1小组：（1）图示（2分）；（说明：不用刻度尺，随手画的不给分）（2）重力加速度的二倍（或2g）（2分）；（3）9.419.85（2分）。（说明：填9.80不给分)8.（2013四川绵阳一诊）在“验证机械能守恒定律”的实验中：下列操作正确且必要的有_。a.用秒表测出重物下落的时间b.用天平称出重物的质量c.装配好器材，接通电源，松开纸带，让重物自由下落d.在点迹清晰的纸带上，沿重物下落的方向，依次取若干个连续的点并标记，作为 测量点某小组的同学，用6v、50hz的打点计时器打出的一 条纸带，如图所示，0为重锤下落的起点，选取的测量点为a、 b、c、d、e, f,各测量点到o点的距离h已标在测量点下面。打点计时器打c点时，重物下落的速度vc=_m/s。(结果保留三位有效数字)；分别求出打其他各点时的速度v；作v2h关系图像如图所示，图线是一条直线，则该实验_(选填“能”或“不能”）验证机械能守恒定律。该小组的同学利用在中得到的v2-h关系图像求本地的重力加速度。则g=_m/s2。（结果保留三位有效数字）答案：.（16分）（2）cd（2分）；1.56（3分）；能（2分）; 9.709.90都给分（3分）。9.（9分）（2013邯郸摸底）某同学安装如图甲的实验装置，验证机械能守恒定律。此实验中，应当是让重物做 运动， （填“需要”