高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)7 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律高效演練（含解析）-人教版高三物理試題

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1．(2017·天津卷·9節(jié)選)如圖甲所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落，利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．甲(1)對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是________.A．重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B．兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正C．精確測(cè)量出重物的質(zhì)量D．用手托穩(wěn)重物、接通電源后，撤手釋放重物(2)某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長(zhǎng)，圖中有部分未畫(huà)出，如圖乙所示．紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)，其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)．重物下落高度應(yīng)從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離直接測(cè)出，利用下列測(cè)量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有________.乙A．OA、AD和EG的長(zhǎng)度 B．OC、BC和CD的長(zhǎng)度C．BD、CF和EG的長(zhǎng)度 D．AC、BD和EG的長(zhǎng)度解析(1)A對(duì)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，為降低空氣阻力的影響，重物的質(zhì)量和密度要大．B對(duì)：為減小紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦，兩限位孔要在同一豎直平面內(nèi)上下對(duì)正．C錯(cuò)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為mgh＝eq\f(1,2)mv2，重物的質(zhì)量沒(méi)必要測(cè)量．D錯(cuò)：應(yīng)用手提住紙帶讓重物穩(wěn)定而不是用手托住重物使其穩(wěn)定．(2)利用紙帶數(shù)據(jù)，根據(jù)mgh＝eq\f(1,2)mv2即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．要從紙帶上測(cè)出重物下落的高度并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的速度，選項(xiàng)A、D的條件中，下落高度與所能計(jì)算的速度不對(duì)應(yīng)；選項(xiàng)B的條件符合要求，可以取重物下落OC時(shí)處理；選項(xiàng)C中，可以求出C、F點(diǎn)的瞬時(shí)速度，又知C、F間的距離，可以利用eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgΔh驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．答案(1)AB(2)BC2．某同學(xué)利用傾斜氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：甲乙a．用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度l，結(jié)果如圖乙所示；b．讀出導(dǎo)軌標(biāo)尺的總長(zhǎng)L0，并用直尺測(cè)出導(dǎo)軌標(biāo)尺在豎直方向的高度H0；c．讀出滑塊釋放處擋光條與光電門(mén)中心之間的距離s；d．由靜止釋放滑塊，從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)上讀出擋光條通過(guò)光電門(mén)所用的時(shí)間t.回答下列問(wèn)題：(1)由圖乙讀出l＝________mm.(2)________(選填“有”或“沒(méi)有”)必要用天平稱(chēng)出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M.丙(3)多次改變光電門(mén)位置，即改變距離s，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，作出eq\f(1,t2)隨s的變化圖象，如圖丙所示，當(dāng)已知量t0，s0，l，L0，H0和當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭滿(mǎn)足表達(dá)式eq\f(1,t\o\al(2,0))＝________時(shí)，可判斷滑塊下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒．解析(1)游標(biāo)尺上共有20小格，精度為0.05mm，用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度l＝(8＋0.05×3)mm＝8.15mm.(2)欲驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即Mgssinθ＝eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,t)))2，θ為氣墊導(dǎo)軌與水平面間的夾角，只需驗(yàn)證gssinθ＝eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,t)))2，可見(jiàn)沒(méi)有必要測(cè)量滑塊和擋光條的總質(zhì)量M.(3)由幾何知識(shí)得sinθ＝eq\f(H0,L0)，當(dāng)s＝s0，t＝t0時(shí)有eq\f(1,t\o\al(2,0))＝eq\f(2gH0,l2L0)s0.答案(1)8.15(2)沒(méi)有(3)eq\f(2gH0,l2L0)s03．利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩和一質(zhì)量為m的小球相連；遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門(mén)，可以測(cè)量遮光片輕過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間t，用d表示A點(diǎn)到光電門(mén)B處的距離，b表示遮光片的寬度，將遮光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度看作滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊在A處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．甲乙(1)某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得傾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑塊從A處到達(dá)B處時(shí)m和M組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量可表示為ΔEk＝________，系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少量可表示為ΔEP＝________，在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEk＝ΔEP，則可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．(用題中字母表示)(2)在上述實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)改變A、B間的距離，作出的v2－d圖象如圖乙所示，并測(cè)得M＝m，則重力加速度g＝________m/s2.解析(1)系統(tǒng)動(dòng)能增加量可表示為ΔEk＝eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,B)＝eq\f(M＋mb2,2t2)，系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少量可表示為ΔEP＝mgd－Mgdsin30°＝(m－eq\f(M,2))gd.(2)根據(jù)機(jī)械能守恒可得(m－e