高三物理一轮复习 必考部分 第5章 机械能及其守恒定律 实验5 验证机械能守恒定律重应用 实验专练

到乌蒙山区的昭通;从甘肃中部的定西，到内蒙古边陲的阿尔山，看真贫、知真贫，真扶贫、扶真贫，成为“花的精力最多”的事;“扶贫先扶志”“扶贫必扶智”“实施精准扶贫”实验5 验证机械能守恒定律A级基础训练1关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是()A实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越少，误差就越小B实验时需称出重物的质量C纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm，则无论怎样处理实验数据，实验误差都一定较大D处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法DA选项中，纸带过短，长度测量的相对误差较大，故A错误；由mv2mgh知，只需验证v2gh即可，不必测重物质量，故B错误；对C选项中的纸带，可选点迹清晰、距离合适的任意两点M、N，通过计算Ekmvmv与mghMN比较，实验误差不一定大，故C错误；由于自由落体加速度较大，因此除去1、2两点距离可能很小，其他相邻两点间的距离均大于或远大于2 mm，用毫米刻度尺测量完全可以，不必采用“计数点”法，故D正确2某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图实59所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1，通过B的挡光时间为t2，重力加速度为g.为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明【导学号：96622096】图实59(1)下列必要的实验测量步骤是_A用天平测出运动小物体的质量mB测出A、B两传感器之间的竖直距离hC测出小物体释放时离桌面的高度HD用秒表测出运动小物体由传感器A到传感器B所用时间t(2)若该同学用d和t1、t2的比值分别来反映小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足_关系式，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的【解析】(1)本实验需要验证小物体由A运动到B过程中，小物体减少的重力势能mgh和增加的动能m(vv)是否近似相等，即(vv)gh，故无需测量小物体的质量和小物体释放时离桌面的高度H，A、C项错；需要测量A、B两点间竖直距离，B项正确；速度是通过光电门测量的，因此无需用秒表测出运动小物体由传感器A到传感器B所用时间t，D项错(2)由题意知小物体经过两光电门的速度分别为和，代入(vv)gh可知，如果能满足222gh即可证明小物体自由下落过程中机械能守恒【答案】(1)B(2)222gh3(2016全国甲卷)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图实510所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能图实510(1)实验中涉及下列操作步骤：把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是_(填入代表步骤的序号)(2)图实511中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_m/s.比较两纸带可知，_(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大图实511【解析】(1)实验时首先向左推物块使弹簧压缩，测量出弹簧压缩量，然后把纸带向左拉直，先接通打点计时器电源，待打点稳定后，再松手释放物块，故正确的操作顺序是.(2)物块脱离弹簧后将在光滑水平桌面上做匀速直线运动，由M纸带可知物块脱离弹簧时的速度vm/s1.29 m/s.比较M、L两纸带，物块脱离弹簧后在相同时间内的位移M的比L的大，则M纸带对应的那次实验中物块在脱离弹簧后的速度大，即M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大【答案】(1)(2)1.29MB级能力提升4某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05 s闪光一次，如图实512所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留3位有效数字)图实512时刻t2t3t4t5速度(m/s)4.994.483.98(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5_m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量Ep_J，动能减少量Ek_J；(3)在误差允许的范围内，若Ep与Ek近似相等，即可验证了机械能守恒定律由上述计算得Ep_Ek(选填“”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_.【解析】(1)v5102 m/s3.48 m/s.(2)重力势能的增量Epmgh，代入数据可得Ep1.24 J，动能减少量为Ekmvmv，代入数据可得Ek1.28 J.(3)由计算可得EpEk，主要是由于存在空气阻力【答案】(1)3.48(2)1.241.28(3)存在空气阻力5利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图实513甲所示，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；遮光条两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光条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表示遮光条的宽度，将遮光条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【导学号：96622097】甲乙丙图实513(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度b，结果如图乙所示，由此读出b_mm；(2)滑块通过B点的瞬时速度可表示为_；(3)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EkEp则可认为系统的机械能守恒；(4)在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2d图象如图丙所示，并测得Mm，则重力加速度g_m/s2.【解析】(1)b3 mm0.05 mm153.75 mm.(2)滑块通过B点的瞬时速度v.(3)Ek(mM)v2，EpmgdMgdsin 30gd，(4)由EkEp得：(m