2020届高考物理人教版一轮复习章节练习：第5章实验6验证机械能守恒定律(含解析)

1、1 (2019 河北邯郸摸底)某同学安装如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律(1) 此实验中，应当是让重物做_ 运动， _( 填“需要”或“不需要” )测出重物的质量(2)打点计时器所用交流电的频率为50 hz，该同学选取如图乙所示的一段纸带，对bd段进行研究求得b 点对应的速度 vb _m/s( 保留两位有效数字 )，若再求得 d 点对应的速度为 vd，测出重物下落的高度为hbd ，则还应计算 _与 _大小是否相等 (填字母表达式 )(3) 但该同学在上述实验过程中存在明显的问题安装实验装置时存在的问题是_ ；研究纸带时存在的问题是_ ，实验误差可能较大解析： (1)由实验原理知 ，应让重

2、物在松开手后做自由落体运动；根据机械能守恒，mg h1221222m(v2 v1)，整理后 ，得 g h2(v2 v1)，所以不需要测量质量(2)b 点速度等于ac 段的平均速度 ，vbac 0.19 m/s；根据实验原理知 ，还应计算 1 22t2(vd2)与 gh，看两者大小是否相等vbbd(3)重物距离桌面太近，会落到桌面上；b、 d 时间间隔太短，实验误差较大答案： (1)自由落体不需要(2)0.19122(3) 重物会落在桌面上 (或“纸2(vd vb) ghbd带打点过短”等与此类似的答案) b、 d 两点时间间隔过短2 (2019 广州执信中学模拟)如图甲所示的装置叫做阿特伍德机

3、，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示(1)实验时，该同学进行了如下操作：将质量均为m(a 的含挡光片，b 的含挂钩 )的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出_( 填“ a 的上表面”“a 的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h.在 b 的下端挂上质量为m 的物块 c，让系统 (重物 a、 b 以及物块c)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为t.测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律(2)如果系统知重力加速度为(重物g)a、b

4、 以及物块c)的机械能守恒， 应满足的关系式为_( 已(3)引起该实验系统误差的原因有_( 写一条即可)(4)验证实验结束后， 该同学突发奇想： 如果系统 (重物 a、b 以及物块 c)的机械能守恒，不断增大物块 c 的质量 m，重物 b 的加速度 a 也将不断增大，那么 a 与 m 之间有怎样的定量关系？ a 随 m 增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：写出 a 与 m 之间的关系式：_( 还要用到m 和 g) a 的值会趋于 _ 解析： (1) 实验时 ，测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h.(2)重物 a 经过光电门时的速度为vd；则如果系统 (重物 a、 b 以及物块 c)的机

5、械能tmgh1d 2守恒 ，应满足的关系式为2(2m m)t .(3) 引起该实验系统误差的原因：绳子有一定的质量，滑轮与绳子之间有摩擦，重物运动受到空气阻力等(4) 根据牛顿第二定律可知mg (m 2m)a，解得：amgg.2mm2m1m当 m 增大时 ，式子的分母趋近于 1，则 a 的值会趋于重力加速度 g.答案： (1)挡光片中心1d 2(2) mgh (2m m)t2(3)绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等g重力加速度 g(4) a 2m 1m3(2016 考全国卷高 )某同学用图 (a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以

6、使用的频率有20 hz 、 30 hz 和 40 hz. 打出纸带的一部分如图 (b) 所示该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用在打点计时器打出 b 点时，重物下落的速度大小为速度大小为 _ ，重物下落的加速度大小为f 和图 (b) 中给出的物理量可以写出：_ ，打出 c 点时重物下落的_ (2)已测得 s1 8.89 cm， s2 9.50 cm， s3 10.10 cm ；当地重力加速度大小为实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f 为 _hz.9.80 m/s2，解析： (1)利用做匀变

7、速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时12（s12s s s ） f速度 ，可得打点计时器打出b 点时重物下落的速度vb 2t2；打出 c 点时重23（ s2 3）fs s s物下落的速度vc 2t2.根据加速度的定义，重物下落的加速度大小为acb（ s312v v(vcb s） f)f.tv2(2)根据题述 ，重物下落受到的阻力为0.01mg，由牛顿第二定律得， mg 0.01mgma，（ s3 s1） f2解得 a 0.99g.由2 0.99g，解得 f 40 hz.（ s1 2（ s2 3（ s3 12答案： (1) s ） f s ） f s ） f(2)402224

8、 (2019 儋州四校联考 )在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m1.00 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示打点计时器每隔o 为第一个点， a、 b、 c 为从合适位置开始选取连续点中的三个点已知0.02 s 打一个点，当地的重力加速度为g 9.80 m/s2，那么：(1)根据图上所得的数据，应取图中o 点到 _点来验证机械能守恒定律(2)从 o 点到 (1)问中所取的点， 重物重力势能的减少量e _j，动能增加量epk _j；请简述两者不完全相等的原因_ ( 结果取三位有效数字)(3)若测出纸带上所有各点到o 点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v 及物体下落的高度 h，则以v2_为纵轴，以 h 为横轴画出的图象是图中的2解析： (1)根据题图上所得的数据，应取图中o 点和 b 点来验证机械能守恒定律，因为b 点的瞬时速度比较方便计算(2)减少的重力势能ep mgh 19.8 19.2 102 j 1.88 j，利用匀变速直线运动的推论vbxac0.232 3 0.155 5m/s0.042t 1.92 m/sekb 12mv2b 1.84 jek ekb 0 1.84 j动能的增加量小于重力势能的减少量