2018屆高三物理一輪復(fù)習(xí)跟蹤演練強(qiáng)化提升實驗六驗證機(jī)械能守恒定律

1、實驗六驗證機(jī)械能守恒定律跟蹤演練強(qiáng)化提升【基礎(chǔ)題組】1.（2017 黃岡模擬）如圖所示,兩個質(zhì)量各為 m 和 m的小物塊 A 和 B,分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端已知 mm,現(xiàn)要利用此裝置驗證機(jī)械能守恒定律。（1）若選定物塊 A 從靜止開始下落的過程進(jìn)行測量,則需要測量的物理量有 _ （填入選項前的編號）。繩子的長度；物塊的質(zhì)量 m、m2;物塊運動所用的時間；物塊 A 下落的距離。（2）為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對此實驗提出以下建議：繩子越長越好；繩的質(zhì)量要輕；兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能小；盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃。以上建議中確實對提高準(zhǔn)確程度有作用的是 _。【解析

2、】（1）通過連接在一起的A、B 兩物塊驗證機(jī)械能守恒定律，即驗證系統(tǒng)的勢能變化與動能變化是否相等,A、B 連接在一起,A 下降的距離一定等于B 上升的距離,A、B 的速度大小總是相等的，故不需要測量繩子的長度，而需要測量物塊的質(zhì)量m、m,與物塊 A 下落的距離及下落這段距離所用的時間或物塊B 上升的距離及上升這段距離所用的時間，故正確。（2）如果繩子較重，系統(tǒng)的重力勢能就會有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動能，造成實驗誤差；繩子不宜太長，越長的繩子，形變對實驗的影響越大；m1、m 相差越大，整體所受阻力相對于合力對運動的影響越??；物塊末速度 v是根據(jù)勻變速直線運動求出的，故要保證物塊在豎直方向運動。這些都

3、是減小系統(tǒng)誤差，提高實驗準(zhǔn)確程度的做法，故正確。答案:（1）（2）2.（2017 南寧模擬）在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，所用電源的頻率為 50Hz。某同學(xué)選擇了一條理想的 紙帶，用刻度尺測得各計數(shù)點到 0 點的距離（單位:mm）,如圖所示,圖中 0 點是打點計時器打出的第一個 點,A、B、CD E分別是每打兩個點取出的計數(shù)點。導(dǎo)學(xué)號 42722130（1）從下列選項中選出實驗所必須的器材，其對應(yīng)的字母為_A.打點計時器（包括紙帶）B.重錘C.天平D.毫米刻度尺E.秒表（或停表）F.小車（2）若重錘的質(zhì)量為 0.2kg,則重錘從開始下落到打B 點時,減少的重力勢能是 _ J,增加的動能是_ J

4、,得到的結(jié)論是 _ 。（g 取 9.8m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字）【解析】（1）打點計時器（含紙帶）、重錘是必須的，為了測量各計數(shù)點到 O 點的距離，需要毫米刻度尺，因為1我們是比較 mgh mV2的大小關(guān)系，故 m 可約去，不需要用天平，打點計時器本身可以記錄時間，所以不需要秒表，實驗用的是重錘，不需要運動小車，故選項 A、B、D 正確。重錘從開始下落到打B 點時，減少的重力勢能 Ep=mgh=0.2X9.8X0.195J衣0.382J;B 點的瞬時速度XAC0.280 5 - 0.125 0VB= - =（h、m/s比1.94m/s,增加的動能1 1 2 氐=m ； =X0.2X1.9

5、42J沁0.376J;得到的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，重錘機(jī)械能守恒。答案:（1）A、B、D （2）0.3820.376 在誤差允許范圍內(nèi)，重錘機(jī)械能守恒3.（2017 宿遷模擬）如圖甲所示是驗證機(jī)械能守恒定律的實驗裝置，重物的質(zhì)量為m。實驗時應(yīng)先_（選填“接通電源”或“釋放紙帶”）,在選定的紙帶上依次取計數(shù)點A、B、C 如圖乙所示,相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T,且 O 為打下的第一個點，各計數(shù)點距 O 點距離如圖乙所示。當(dāng)打點計時器打下點B 時,重物增加的動能表達(dá)式為 _,重物減少的重力勢能表達(dá)式為_ 。 （已知重力加速度為g）【解析】如果先釋放紙帶后接通電源，有可能會出現(xiàn)重物已經(jīng)拖動紙帶運動一

6、段距離，電源才被接通，那么紙帶上只有很小的一段能打上點，大部分紙帶上沒有打上點，紙帶的利用率太低，所以應(yīng)當(dāng)先接通電源，后d3_dl釋放紙帶。計數(shù)點 B 的瞬時速度 VB= 門 ,則重物動能的增加量為-2 -3 -21 i d-di m（ds_叫） 2 - 2E-m；Jm（2T）2=8T；重物重力勢能的減少量為 Ep=mgd。m（d3- d2）2答案：接通電源門mgd【能力題組】4.(2017 成都模擬)探究小組利用傳感器研究小球在擺動過程中的機(jī)械能守恒規(guī)律,實驗裝置如圖甲所示在懸點處裝有拉力傳感器，可記錄小球在擺動過程中各時刻的拉力值擺線長度的變化可忽略不計。實驗過程如下(1) 測量小球質(zhì)量

7、m,擺線長 L。(2) 將小球拉離平衡位置在某一高度處無初速度釋放,在傳感器采集的數(shù)據(jù)中提取最大值為F,小球擺到最低點時動能的表達(dá)式為 _ (用上面給定物理量的符號表示)。(3) 改變釋放高度 h,重復(fù)上述過程，獲取多組擺動高度h 與對應(yīng)過程的拉力最大值F 的數(shù)據(jù)，在 F-h 坐標(biāo)系中描點連線。(4)通過描點連線，發(fā)現(xiàn) F 與 h 成線性關(guān)系，如圖乙所示,可證明小球擺動過程中機(jī)械能守恒。根據(jù) F-h 圖線中數(shù)據(jù)，可知小球質(zhì)量 m=_ kg,擺線長 L=_m(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度 g 取 10m/s2)。v21【解析】(2)小球擺到最低點時，根據(jù)牛頓第二定律得F-mg=m，其動能

8、為 Ek=mv,故小球擺到最低點時動1能的表達(dá)式為 E=(F-mg)L。12mg2T根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgh三(F-mg)L,解得 F= h+mg,在 F-h 圖象中，縱截距為 1.00N,即 mg=1.00N,解得 m=0.10kg;圖象的斜率 k=2.5N/m ,解得 L=0.80m。12答案：(2) (F-mg)L (5)0.100.80,小球半徑、擺線的質(zhì)量和擺動過程中-4 -(1)小球射出時速度大小為v=_,彈簧彈性勢能氏=_(用題中的字母表示)。5.(2017 福州模擬)某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探究平拋運動中機(jī)械能是否守恒。在斜槽軌道的末端B 點處安裝一個光電門，調(diào)節(jié)激光束與球心

9、等高，斜槽末端水平。地面上依次鋪有白紙、復(fù)寫紙，讓小球從斜槽上固定位置 A 點無初速度釋放，通過光電門后落在地面的復(fù)寫紙上，在白紙上留下打擊印。多次重復(fù)實驗，2測得小球通過光電門的平均時間為2.50ms。(當(dāng)?shù)刂亓铀俣?g 取 9.8m/s )(1)_ 用游標(biāo)卡尺測得小球直徑如圖乙所示，則小球直徑為 d=_mm,由此可知小球通過光電門的速度v。實驗測得斜槽離地面的高度h=0.441m,小球的平均落點 P 到斜槽末端正下方 O 點的距離 x=0.591m,則由平拋運動規(guī)律解得小球平拋的初速度V0=m/s。(3)在誤差允許范圍內(nèi)，實驗結(jié)果中小球通過光電門的速度v 與由平拋運動規(guī)律求解的平拋初速度

10、V0滿足關(guān)系_，就可以認(rèn)為平拋運動過程中機(jī)械能是守恒的?！窘馕觥?1)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.5cm=5mm 游標(biāo)尺上第 0 個刻度線與上面刻度線對齊，讀數(shù)為 0 X0.05=0.00mm，故最終讀數(shù)為 5mm+0.00mm=5.00m。1(2) 根據(jù)平拋運動規(guī)律有x=vot,h= gt2,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得V0=1.97m/s。(3) 在誤差允許的范圍內(nèi)，測量出的速度 v 與由平拋運動規(guī)律求解的理論平拋初速度v。相等,則說明沒有能量損失，機(jī)械能守恒。答案：(1)5.00(2)1.97(3)v=v16.某同學(xué)在資料中查得彈簧彈性勢能表達(dá)式為&丄 kx2(k 為彈簧的勁度系數(shù),x 為彈簧的

11、形變量),他利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實驗，水平放置的彈射裝置將質(zhì)量為m 的小球彈射出去，測出小球通過兩個豎直放置的光電門的時間間隔為 t,用刻度尺測出彈簧的壓縮量為x,1、2 光電門間距為 L,貝 U 導(dǎo)學(xué)號 42722131光電門】光電門2彈射裝置彈簧原長恆覺-5 -(2) 該同學(xué)改變彈簧壓縮量x,多次進(jìn)行實驗，利用測得數(shù)據(jù)，畫出如圖乙所示 &與 x2的關(guān)系圖線，根據(jù)圖線求得彈簧的勁度系數(shù) k=_。(3) 由于重力作用,小球被彈射出去后運動軌跡會向下偏轉(zhuǎn),這對實驗結(jié)果 _ (選填“有”或“無”)影響?！窘馕觥?1)由圖甲可知，彈簧在小球進(jìn)入光電門之前就恢復(fù)形變，故其彈射速度為通過光電

12、門的水平速L1垃 2度，v=亠，根據(jù)機(jī)械能守恒有 EP=m 亍=? 。1 1根據(jù) Ep=kx2得，0.03J=x3X10-4吊，解得 k=200N/m。由于重力作用，小球被彈射出去后運動軌跡會向下偏轉(zhuǎn)，由于重力不影響彈力做功的結(jié)果，有沒有重力做功，小球的水平速度均不會變化，所以對實驗結(jié)果無影響。L坐答案：At 2At(2)200N/m(3)無7.(2017 沈陽模擬)某同學(xué)利用圖示裝置，驗證以下兩個規(guī)律：1兩物塊通過不可伸長的細(xì)繩相連接，沿繩分速度相等；2系統(tǒng)機(jī)械能守恒。定滑輪P、Q R 是三個完全相同的物塊，P、Q 用細(xì)繩連接，放在水平氣墊桌上，物塊 R 與輕滑輪連接，放在正中間，a、b、c

13、 是三個光電門，調(diào)整三個光電門的位置，能實現(xiàn)同時遮光，整個裝置無初速度釋放。(1)為了能完成實驗，除了記錄 P、Q R 上三個遮光片的遮光時間t1、t2、t3外,還必須測量的物理量有A.P、Q R 的質(zhì)量 MB.兩個定滑輪的距離 dC.R 的遮光片到 c 的距離 HD.遮光片的寬度 x(2) 根據(jù)裝置可以分析出P、Q 的速度大小相等，驗證表達(dá)式為 _(3) 若要驗證物塊 R 與物塊 P 的沿繩分速度相等，則驗-6 -證表達(dá)式為_ 。(4)若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭,則驗證系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為-7 -【解析】(1)驗證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，表達(dá)式是 MgH=M+-M、+ M ,可知質(zhì)量 M 可以約去，對實驗結(jié)果不會有影響,因此不需要測量 P、Q R 的質(zhì)量 M,A 錯誤;根據(jù)驗證的表達(dá)式可知,與兩個定滑輪的距離 d 無關(guān),B錯誤；根據(jù)驗證的表達(dá)式可知，需要測量 R 的遮光片到 c 的距離 H,這樣才能計算出系統(tǒng)減少的重力勢能,C正確；根據(jù)驗證的表達(dá)式可知，要測量 P、Q R 三個物塊遮