广东省物理2011年高考物理一轮复习 第5章 实验6 验证机械能守恒定律 试题

1、第五章 实验六 验证机械能守恒定律1如图实66所示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选N点来验证机械能守恒定律下面举出一些计算打N点时纸带下落速度的方法，其中正确的是(T为打点周期) ()图实66AN点是第n个点，则vNgnTBN点是第n个点，则vNg(n1)TCvNDvN解析：物体下落的实际加速度小于g，不能采用公式vgt计算打N点时纸带下落速度，N点的速度为xn和xn1段的平均速度，vN，C项正确答案：C2在用图实67所示的实验装置来验证机械能守恒定律时，某同学的以下说法中正确的是 ()图实67A必须用秒表测出重物下落的时间B实验操作时，注意手提着纸带使重物靠近打点计时

2、器，先接通打点计时器电源，然后松开纸带C如果打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，就会造成重力势能的变化小于动能的变化D验证时，可以不测量重物的质量或重力解析：因为实验中使用打点计时器，不需要测时间，A错误；打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，造成重力势能的减少量大于动能的增加量，C错误；实验时，为节约纸带，便于测量，应使重物靠近打点计时器，应先通电后放手，B正确；因为动能和势能表达式中都含有质量，可以消去，故不需测质量，D正确答案：BD3(2010·广州模拟)“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图实68所示的甲或乙方案来进

3、行甲方案为用自由落体实验验证机械能守恒定律，乙方案为用斜面小车实验验证机械能守恒定律图实68(1)比较这两种方案，_(填“甲”或“乙”)方案好一些，理由是_(2)图丙所示是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T0.1 s物体运动的加速度a_；该纸带是采用_(填“甲”或“乙”)实验方案得到的简要写出判断依据_解析：(1)机械能守恒的前提是只有重力做功，实际操作的方案中应该使摩擦力越小越好故甲方案好一些(2)a4.8 m/s2因a远小于g，故为斜面上小车下滑的加速度所以该纸带采用图乙所示的实验方案答案：(1)甲因为这个方案摩擦阻力小，误差小，操作

4、方便，所用实验器材少(2)4.8 m/s2(4.7 m/s24.9 m/s2)乙因为物体运动的加速度比重力加速度小得多4(2010·烟台模拟)用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)运用公式mgh对实验条件的要求是_；(2)若实验中所用重物的质量m1 kg.打点纸带如图实69所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录B点时，重物速度vB_，重物动能Ek_，从开始下落起至B点时重物的重力势能减少量是_，由此可得出的结论是_；(g取9.8 m/s2)图实69(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴、以h为横轴画出的图象应是图实610中的 ()图实610解析：(1

5、)重物自由下落时，对实验条件的要求是打第一个点时重物的初速度为零(2)vB m/s0.59 m/s 此时重物的动能为EkmvB2×1×(0.59)2 J0.17 J重物的重力势能减小量为Epmgh1×9.8×17.6×103J0.17 J故机械能守恒(3)由机械能守恒定律可知，mghmv2，即验证机械能守恒定律成立，只需验证v2gh即可如果纵坐标为，横坐标为h，则图象应为过原点且斜率为g的直线，故C图正确答案：(1)打第一个点时重物的初速度为零(2)0.59 m/s0.17 J0.17 J机械能守恒(3)C5利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时

6、，先非常仔细地把导轨调成水平，然后依图实611所示用垫块把导轨一端垫高H，滑块m上面装l3 cm的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下，测出它通过电门G1和G2时的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2这段过程中动能的增加量Ekm(v22v12)，再算出重力势能的减少量Epmgh，比较Ek与Ep的大小，便可验证机械能是否守恒图实611(1)滑块的速度v1、v2如何求出？滑块通过G1时的高度h如何求出？(2)若测得图中L1 m，x0.5 m，H20 cm，m500 g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×102s和2.0×102s，当地重力加速度g9.80 m/s2，试判断机

7、械能是否守恒解析：(1)因为挡光框的宽度很小l3 cm，而滑块通过电门的时间极短，故可以认为滑块通过电门时做匀速运动，则通过两电门时的平均速度就等于通过G1和G2两位置的瞬时速度，v1，v2；由相似原理可知，便可求得hx，H、L、x都是事先设定的(2)v1 m/s0.6 m/s，v2 m/s1.5 m/s，hx×0.5 m0.1 m动能增加量Ekm(v22v12)×0.5×(1.520.62) J0.473 J.重力势能减少量Epmgh0.5×9.80×0.1 J0.490 J，在误差允许的范围内可认为机械能守恒答案：见解析6(2010

8、3;珠海调研)如图实612所示，用包有白纸的质量为1.00 kg的圆柱棒替代纸带和重物；蘸有颜料的毛笔固定在电动机的飞轮上并随之匀速转动，以替代打点计时器烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面的纸上画出记号，如图实613所示设毛笔接触棒时不影响棒的运动，测得记号之间的距离依次为26.0 mm、50.0 mm、74.0 mm、98.0 mm、122.0 mm、146.0 mm，由此可验证机械能守恒定律已知电动机铭牌上标有“1200 r/min”字样根据以上内容回答下列问题： 图实612图实613(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T_s.(2)根据图实613所给的数据可知：毛笔画

9、下记号“3”时，圆柱棒下落的速度v3_m/s；画下记号“6”时，圆柱棒下落的速度v6_m/s；在毛笔画下记号“3”到画下记号“6”的这段时间内，棒的动能的增加量为_J，重力势能的减少量为_J由此可得出的结论是_(g9.8 m/s2，结果保留来三位有效数字)解析：(1)由于电动机铭牌上标有“1200 r/min”字样，所以电动机的转动周期为T s0.05 s.(2)毛笔画相邻两条线的时间间隔为0.05 s根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，则画记号“3”时，圆柱棒下落的速度为v3 m/s1.24 m/s，同理可求得画记号“6”时，圆柱棒下落的速度v62.68 m/s.由此可得棒的动能的

10、增加量为Ekmv62mv322.82 J，重力势能的减少量为Epmg(h6h3)2.88 J根据求得的数据，在实验误差允许的范围内，圆柱棒在下落过程中机械能守恒答案：(1)0.05(2)1.242.682.822.88在误差允许的范围内圆柱棒在下落过程中机械能守恒7(2008·江苏高考)某同学利用如图实614所示的实验装置验证机械能守恒定律弧形轨道末端水平，离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为x. 图实614(1)若轨道完全光滑，x2与h的理论关系应满足x2_(用H、h表示)(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h(101m

11、)2.003.004.005.006.00x2(101m2)2.623.895.20m6.537.78请在图实615所示的坐标纸上作出x2h关系图图实615(3)对比实验结果与理论计算得到的x2h关系图线(图实615中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率_(填“小于”或“大于”)理论值(4)从x2h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_解析：(1)设钢球从轨道末端抛出的速度为v0，则有mghmv02，在平抛过程中有Hgt2，xv0t，由以上三式可解得x24Hh.(2)依次描点、连线，如下图所示(3)由图象可知，对应同一个h值，x测<

12、x理，由v0=，可知v0测<v0理(4)由于客观上，轨道与小球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小小球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成小球转动的这一部分能量，也会导致实际速率明显小于理论速率(这一点，可能不少同学会考虑不到)答案：(1)4Hh(2)见解析图(3)小于(4)摩擦，转动(回答任一即可)8(2010·南京调研)某研究性学习小组用如图实616所示装置验证机械能守恒定律让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即mv2mgh.直接测量摆球到达B点的速度v比较困难现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动

13、，利用平抛的特性来间接地测出v.如图实616所示，悬点正下方P点处放有水平放置的炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹用重垂线确定出A、B点的投影点N、M.重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放)，球的落点痕迹如图实617所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律已知重力加速度为g，小球的质量为m.图实616图实617(1)根据图实616可以确定小球平抛时的水平射程为_cm；(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0_；(3)用测出的物理量表示出小球从A到B过程中，重力势能的