高三物理一轮基础复习：验证机械能守恒定律基础训练

验证机械能守恒定律基础训练非选择题1．(2021·广东模拟)在用重锤和打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器使用的交流电源的周期为0.02s，当地的重力加速度g＝9.80m/s2.该实验选取的重锤质量为1.00kg，选取如图所示的一段纸带并测量出相邻各点之间的距离，利用这些数据验证重锤通过第2点至第5点间的过程中遵从机械能守恒定律．通过计算可以得出在第2点位置时重锤的动能为________J；第5点位置时重锤的动能为________J；重锤从第2点至第5点间的过程中重力势能的减小量为________J．(保留三位有效数字)2．(2020·陕西模拟)某小组同学用如图甲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，可以提供输出电压为8V的交变电流和直流电，交变电流的频率为50Hz.重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律．(1)该小组进行了下面几个操作步骤：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．先接通电源，后释放纸带，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其增加的动能．其中没有必要进行的步骤是________，操作不当的步骤是________；(填选项字母)(2)一位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D为连续打出的四个点．根据纸带上的测量数据，可得出打C点时重锤的速度为________m/s；(保留3位有效数字)(3)该小组测出多组重物下落的高度h和对应的速度v，并作出eq\f(v2,2)－h图象．则作出的图象是________，就能证明重物下落过程机械能守恒；(4)某同学选用两个形状相同、质量不同的重物a和b进行实验，依据实验数据画出eq\f(v2,2)－h图象，并求出图线的斜率k，如图丙所示．通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2＝0.052kg，当地重力加速度g＝9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力Ff＝________N．(结果保留两位有效数字)3．(2020·山西模拟)某实验小组要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一气垫导轨，把气垫导轨调节水平，在导轨上A点处有一带长方形遮光条的滑块，其总质量为M，左端用跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的钩码相连，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表示遮光条的宽度，s表示A、B两点间的距离，将遮光条通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列问题．(1)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________mm；(2)实验时将滑块从如图甲所示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t＝1.2×10－2s，则滑块经过光电门的瞬时速度为________m/s(结果保留2位有效数字)；(3)若将滑块自A点由静止释放，考虑遮光条宽度的影响，则在滑块从A点运动至B点的过程中，滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能的减小量测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量测量值；(4)该实验小组在研究中发现利用该装置可测带长方形遮光条的滑块的总质量M，实验小组多次改变光电门的位置，且每次均令滑块自同一点(A点)开始运动，测量相应的s与t值．某同学完成实验后，想利用测得的数据探究s与t的关系．根据测量的数据作出eq\f(1,t2)－s图象，测得直线的斜率为k，已知钩码的质量为m，则滑块的总质量M的表达式为________(用题目给出的字母表示)．4．(2020·山东模拟)某同学利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律，所用装置如图甲所示．A、B为两个光电门，与安装在底座上的弹射装置在同一竖直线上．(1)该同学用螺旋测微器测量小球的直径，读数如图乙所示，小球直径为________cm.弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.16×10－3s、5.15×10－3s，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为vA、vB，其中vA＝________m/s(保留3位有效数字)；(2)用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较________(用题目中涉及的物理量符号表示)是否相等，就可以验证机械能是否守恒．5．(2021·上海模拟)学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图a所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图b所示．图象的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示小球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E.试回答下列问题：(1)在图a所示的实验装置中，固定于小球下端、宽度为Δs，且不透光的薄片J是________，传感器K的名称是________．(2)在图b所示的图象中，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)．(3)根据图b所示的实验图象，可以得出的结论是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________.6．(2020·广西模拟)用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．轻杆两端固定两个大小相等但质量不等的小球P、Q，杆可以绕固定于中点O的水平轴在竖直面内自由转动．O点正下方有一光电门，小球球心可恰好通过光电门，已知重力加速度为g.(1)用游标卡尺测得小球的直径如图乙所示，则小球的直径为d＝________cm.(2)P、Q从水平位置由静止释放，当小球P通过最低点时，与光电门连接的数字计时器显示的挡光时间为Δt＝0.01s，则小球P经过最低点时的速度为v＝________m/s.(3)若两小球P、Q球心间的距离为L，小球P的质量是小球Q质量的k倍(k＞1)，当满足k＝________(用L、d、Δt、g表示)时，就表明验证了机械能守恒定律．7．(2021·安徽模拟)实验中挂钩位置可认为不变，利用力传感器和单摆小球来验证机械能守恒定律．①如图甲所示，固定力传感器M.②取一根不可伸长的细线，一端连接小铁球，另一端穿过固定的光滑小圆环O，并固定在传感器的挂钩上(小圆环刚好够一根细线通过)．③将小铁球自由悬挂并处于静止状态，从计算机中得到拉力随时间变化的关系如图乙所示．④让小铁球以较小的角度在竖直平面内的A、B之间摆动，得到拉力随时间变化的关系图象如图丙所示．(1)为验证小铁球在最高点A和最低处的机械能是否相等，则________．A．必须要测出小铁球的直径DB．必须要测出小铁球的质量mC．必须要测出细线离开竖直方向的最大偏角θD．必须要知道图乙、丙中F0，F1，F2的大小(2)若已经通过实验测得了(1)中所需的物理量，则为了验证小铁球在最高点B和最低点处的机械能是否相等，只需验证等式________是否成立即可．(用题中所测得的物理量符号表示)答案1．1.132.211.062．(1)CB(2)2.27(3)一条过原点的倾斜直线(4)0.0313．(1)3.80(2)0.32(或3.2×10－1)(3)大于(4)M＝eq\f(2mg,kd2)－m4．(1)1.2986～1.29886.01