高考物理总复习专题五机械能实验六验证机械能守恒定律练习含答案

实验六验证机械能守恒定律知识巩固练1.某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6V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)他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)这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分析，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点.根据纸带上的测量数据，可得出打B点时重锤的速度约为______m/s.(保留3位有效数字)

(3)他根据纸带上的数据算出各点的速度v，量出下落距离h，并以v22为纵轴、h为横轴画出图像，应是下列图中的______ABCD【答案】(1)CB(2)1.84(3)C【解析】(1)应将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当；因为是比较mgh、12mv2的大小关系，故m可先约去再比较，不需要用天平，故C没有必要(2)匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出B点的速度大小vB＝xACtAC＝0.2168-0.14312×0.02m/s≈1.(3)他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以v22为纵轴、以h为横轴画出图像，根据12v2＝gh，所以应是2.(2023年佛山一中模拟)甲、乙都是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置图.(1)较好的装置是________(填“甲”或“乙”).

(2)某同学用关系式mgh＝12mv2来验证机械能是否守恒，他采用较好的装置进行实验，得到如图丙所示的一条完整纸带，将纸带上打出的第一个点标为A点，第二个点标为B点，后面依次类推，分别标为C、D、E、F、G、H、I，则在D点时重物运动的速度大小为______m/s.(计算结果保留两位有效数字)(3)若当地重力加速度g取9.80m/s2，比较重物在A、D间的势能变化ΔEp和动能变化ΔEk的大小关系为ΔEk______ΔEp(填“＞”“＝”或“＜”)，分析造成的原因是

_【答案】(1)甲(2)0.90(在0.90~0.92范围)(3)＞实验时先释放纸带后接通电源(即A点的速度不等于零)【解析】(1)甲好一些.因为用夹子固定纸带，可以避免由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不能确定；另一方面，用夹子固定纸带，便于将纸带调整为竖直方向，以避免纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦.(2)D点的瞬时速度等于CE段的平均速度，则vD＝xCE2T＝0.90m(3)从起点A到打下计数点D的过程中重力势能减少量是ΔEp＝mgh＝m×9.8×0.0350J≈0.34mJ.动能的增加量ΔEk＝12mvD2＝0.41mJ，可见重力势能的减小量小于动能的增加量，原因是实验时先释放纸带后接通电源，(综合提升练3.登上月球的宇航员利用频闪仪(频率为每秒20次)给自由落体的小球拍摄的频闪照片如图所示(图上所标数据为小球到达各位置时下落的高度)，则：(1)月球表面重力加速度为________m/s2.(保留2位有效数字)

(2)月球表面没有空气，因此做能量守恒实验具有更好的条件.假设月球表面重力加速度为上述计算值，小球的质量为m，则小球从O点由静止开始下落到E处增加的动能的表达式为____________(距离用OA、AB、BC等字母表示，频闪时间间隔为T).从O点开始下落到E点的过程中减少的势能表达式为________________(月球表面重力加速度用g月表示)，由照片上的数据可以计算并判断出小球下落过程中机械能________(填“守恒”或“不守恒”).

【答案】(1)1.6(2)ΔEk＝18mDF2T2Δ4.(2023年广州一中模拟)某同学要验证机械能守恒定律，设计了如下实验.如图甲所示，把带孔的重金属球套在“L”形轻杆的直角弯头上，把球拉到一定高度后，由静止释放，在重力作用下，重球和轻杆一起绕转轴O自由下摆.(1)如图乙所示，在轻杆转动轴的正下方装有一个横挡杆，把重球拉高当球的重心到达A点时由静止释放，当“L”形轻杆运动到竖直位置时，被横挡杆挡住，重球便离开“L”形轻杆沿水平方向抛出.用游标卡尺测量重球的直径如图丙所示，则重球的直径d＝______mm.

(2)该同学测得的物理量有A点距离地面的高度H，球的重心最低点B距离地面的高度h，重球落地点到B点的水平距离x，重力加速度为g.设重球在B点的速度为v，由于重球不能看作质点，根据平抛运动规律，v可以表示为__________(用h、g、d、x表示).若满足关系式x＝________(用H、h、d表示)即可验证机械能守恒.

【答案】14.15g2h-d【解析】(1)由题图丙可知，主尺刻度为14mm，游标尺第3格与主尺刻线对齐，且该游标卡尺为20分度，精度为0.05mm，游标卡尺不