2018屆高三物理一輪復(fù)習(xí)跟蹤演練強(qiáng)化提升實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1、實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律跟蹤演練強(qiáng)化提升【基礎(chǔ)題組】1.（2017 黃岡模擬）如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量各為 m 和 m的小物塊 A 和 B,分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端已知 mm,現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。（1）若選定物塊 A 從靜止開始下落的過程進(jìn)行測(cè)量,則需要測(cè)量的物理量有 _ （填入選項(xiàng)前的編號(hào)）。繩子的長(zhǎng)度；物塊的質(zhì)量 m、m2;物塊運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間；物塊 A 下落的距離。（2）為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出以下建議：繩子越長(zhǎng)越好；繩的質(zhì)量要輕；兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能小；盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不要搖晃。以上建議中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確程度有作用的是 _?！窘馕?/p>

2、】（1）通過連接在一起的A、B 兩物塊驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證系統(tǒng)的勢(shì)能變化與動(dòng)能變化是否相等,A、B 連接在一起,A 下降的距離一定等于B 上升的距離,A、B 的速度大小總是相等的，故不需要測(cè)量繩子的長(zhǎng)度，而需要測(cè)量物塊的質(zhì)量m、m,與物塊 A 下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間或物塊B 上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間，故正確。（2）如果繩子較重，系統(tǒng)的重力勢(shì)能就會(huì)有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動(dòng)能，造成實(shí)驗(yàn)誤差；繩子不宜太長(zhǎng)，越長(zhǎng)的繩子，形變對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響越大；m1、m 相差越大，整體所受阻力相對(duì)于合力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響越??；物塊末速度 v是根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)求出的，故要保證物塊在豎直方向運(yùn)動(dòng)。這些都

3、是減小系統(tǒng)誤差，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度的做法，故正確。答案:（1）（2）2.（2017 南寧模擬）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，所用電源的頻率為 50Hz。某同學(xué)選擇了一條理想的 紙帶，用刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到 0 點(diǎn)的距離（單位:mm）,如圖所示,圖中 0 點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè) 點(diǎn),A、B、CD E分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)。導(dǎo)學(xué)號(hào) 42722130（1）從下列選項(xiàng)中選出實(shí)驗(yàn)所必須的器材，其對(duì)應(yīng)的字母為_A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（包括紙帶）B.重錘C.天平D.毫米刻度尺E.秒表（或停表）F.小車（2）若重錘的質(zhì)量為 0.2kg,則重錘從開始下落到打B 點(diǎn)時(shí),減少的重力勢(shì)能是 _ J,增加的動(dòng)能是_ J

4、,得到的結(jié)論是 _ 。（g 取 9.8m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字）【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶）、重錘是必須的，為了測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到 O 點(diǎn)的距離，需要毫米刻度尺，因?yàn)?我們是比較 mgh mV2的大小關(guān)系，故 m 可約去，不需要用天平，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身可以記錄時(shí)間，所以不需要秒表，實(shí)驗(yàn)用的是重錘，不需要運(yùn)動(dòng)小車，故選項(xiàng) A、B、D 正確。重錘從開始下落到打B 點(diǎn)時(shí)，減少的重力勢(shì)能 Ep=mgh=0.2X9.8X0.195J衣0.382J;B 點(diǎn)的瞬時(shí)速度XAC0.280 5 - 0.125 0VB= - =（h、m/s比1.94m/s,增加的動(dòng)能1 1 2 氐=m ； =X0.2X1.9

5、42J沁0.376J;得到的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，重錘機(jī)械能守恒。答案:（1）A、B、D （2）0.3820.376 在誤差允許范圍內(nèi)，重錘機(jī)械能守恒3.（2017 宿遷模擬）如圖甲所示是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，重物的質(zhì)量為m。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先_（選填“接通電源”或“釋放紙帶”）,在選定的紙帶上依次取計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C 如圖乙所示,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T,且 O 為打下的第一個(gè)點(diǎn)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)距 O 點(diǎn)距離如圖乙所示。當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)B 時(shí),重物增加的動(dòng)能表達(dá)式為 _,重物減少的重力勢(shì)能表達(dá)式為_ 。 （已知重力加速度為g）【解析】如果先釋放紙帶后接通電源，有可能會(huì)出現(xiàn)重物已經(jīng)拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)一

6、段距離，電源才被接通，那么紙帶上只有很小的一段能打上點(diǎn)，大部分紙帶上沒有打上點(diǎn)，紙帶的利用率太低，所以應(yīng)當(dāng)先接通電源，后d3_dl釋放紙帶。計(jì)數(shù)點(diǎn) B 的瞬時(shí)速度 VB= 門 ,則重物動(dòng)能的增加量為-2 -3 -21 i d-di m（ds_叫） 2 - 2E-m；Jm（2T）2=8T；重物重力勢(shì)能的減少量為 Ep=mgd。m（d3- d2）2答案：接通電源門mgd【能力題組】4.(2017 成都模擬)探究小組利用傳感器研究小球在擺動(dòng)過程中的機(jī)械能守恒規(guī)律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示在懸點(diǎn)處裝有拉力傳感器，可記錄小球在擺動(dòng)過程中各時(shí)刻的拉力值擺線長(zhǎng)度的變化可忽略不計(jì)。實(shí)驗(yàn)過程如下(1) 測(cè)量小球質(zhì)量

7、m,擺線長(zhǎng) L。(2) 將小球拉離平衡位置在某一高度處無(wú)初速度釋放,在傳感器采集的數(shù)據(jù)中提取最大值為F,小球擺到最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的表達(dá)式為 _ (用上面給定物理量的符號(hào)表示)。(3) 改變釋放高度 h,重復(fù)上述過程，獲取多組擺動(dòng)高度h 與對(duì)應(yīng)過程的拉力最大值F 的數(shù)據(jù)，在 F-h 坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線。(4)通過描點(diǎn)連線，發(fā)現(xiàn) F 與 h 成線性關(guān)系，如圖乙所示,可證明小球擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒。根據(jù) F-h 圖線中數(shù)據(jù)，可知小球質(zhì)量 m=_ kg,擺線長(zhǎng) L=_m(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度 g 取 10m/s2)。v21【解析】(2)小球擺到最低點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律得F-mg=m，其動(dòng)能

8、為 Ek=mv,故小球擺到最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)1能的表達(dá)式為 E=(F-mg)L。12mg2T根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgh三(F-mg)L,解得 F= h+mg,在 F-h 圖象中，縱截距為 1.00N,即 mg=1.00N,解得 m=0.10kg;圖象的斜率 k=2.5N/m ,解得 L=0.80m。12答案：(2) (F-mg)L (5)0.100.80,小球半徑、擺線的質(zhì)量和擺動(dòng)過程中-4 -(1)小球射出時(shí)速度大小為v=_,彈簧彈性勢(shì)能氏=_(用題中的字母表示)。5.(2017 福州模擬)某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒。在斜槽軌道的末端B 點(diǎn)處安裝一個(gè)光電門，調(diào)節(jié)激光束與球心

9、等高，斜槽末端水平。地面上依次鋪有白紙、復(fù)寫紙，讓小球從斜槽上固定位置 A 點(diǎn)無(wú)初速度釋放，通過光電門后落在地面的復(fù)寫紙上，在白紙上留下打擊印。多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，2測(cè)得小球通過光電門的平均時(shí)間為2.50ms。(當(dāng)?shù)刂亓铀俣?g 取 9.8m/s )(1)_ 用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球直徑如圖乙所示，則小球直徑為 d=_mm,由此可知小球通過光電門的速度v。實(shí)驗(yàn)測(cè)得斜槽離地面的高度h=0.441m,小球的平均落點(diǎn) P 到斜槽末端正下方 O 點(diǎn)的距離 x=0.591m,則由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律解得小球平拋的初速度V0=m/s。(3)在誤差允許范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中小球通過光電門的速度v 與由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解的平拋初速度

10、V0滿足關(guān)系_，就可以認(rèn)為平拋運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是守恒的?！窘馕觥?1)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.5cm=5mm 游標(biāo)尺上第 0 個(gè)刻度線與上面刻度線對(duì)齊，讀數(shù)為 0 X0.05=0.00mm，故最終讀數(shù)為 5mm+0.00mm=5.00m。1(2) 根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有x=vot,h= gt2,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得V0=1.97m/s。(3) 在誤差允許的范圍內(nèi)，測(cè)量出的速度 v 與由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解的理論平拋初速度v。相等,則說(shuō)明沒有能量損失，機(jī)械能守恒。答案：(1)5.00(2)1.97(3)v=v16.某同學(xué)在資料中查得彈簧彈性勢(shì)能表達(dá)式為&丄 kx2(k 為彈簧的勁度系數(shù),x 為彈簧的

11、形變量),他利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，水平放置的彈射裝置將質(zhì)量為m 的小球彈射出去，測(cè)出小球通過兩個(gè)豎直放置的光電門的時(shí)間間隔為 t,用刻度尺測(cè)出彈簧的壓縮量為x,1、2 光電門間距為 L,貝 U 導(dǎo)學(xué)號(hào) 42722131光電門】光電門2彈射裝置彈簧原長(zhǎng)恆覺-5 -(2) 該同學(xué)改變彈簧壓縮量x,多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用測(cè)得數(shù)據(jù)，畫出如圖乙所示 &與 x2的關(guān)系圖線，根據(jù)圖線求得彈簧的勁度系數(shù) k=_。(3) 由于重力作用,小球被彈射出去后運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)向下偏轉(zhuǎn),這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 _ (選填“有”或“無(wú)”)影響?！窘馕觥?1)由圖甲可知，彈簧在小球進(jìn)入光電門之前就恢復(fù)形變，故其彈射速度為通過光電

12、門的水平速L1垃 2度，v=亠，根據(jù)機(jī)械能守恒有 EP=m 亍=? 。1 1根據(jù) Ep=kx2得，0.03J=x3X10-4吊，解得 k=200N/m。由于重力作用，小球被彈射出去后運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)向下偏轉(zhuǎn)，由于重力不影響彈力做功的結(jié)果，有沒有重力做功，小球的水平速度均不會(huì)變化，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響。L坐答案：At 2At(2)200N/m(3)無(wú)7.(2017 沈陽(yáng)模擬)某同學(xué)利用圖示裝置，驗(yàn)證以下兩個(gè)規(guī)律：1兩物塊通過不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連接，沿繩分速度相等；2系統(tǒng)機(jī)械能守恒。定滑輪P、Q R 是三個(gè)完全相同的物塊，P、Q 用細(xì)繩連接，放在水平氣墊桌上，物塊 R 與輕滑輪連接，放在正中間，a、b、c

13、 是三個(gè)光電門，調(diào)整三個(gè)光電門的位置，能實(shí)現(xiàn)同時(shí)遮光，整個(gè)裝置無(wú)初速度釋放。(1)為了能完成實(shí)驗(yàn)，除了記錄 P、Q R 上三個(gè)遮光片的遮光時(shí)間t1、t2、t3外,還必須測(cè)量的物理量有A.P、Q R 的質(zhì)量 MB.兩個(gè)定滑輪的距離 dC.R 的遮光片到 c 的距離 HD.遮光片的寬度 x(2) 根據(jù)裝置可以分析出P、Q 的速度大小相等，驗(yàn)證表達(dá)式為 _(3) 若要驗(yàn)證物塊 R 與物塊 P 的沿繩分速度相等，則驗(yàn)-6 -證表達(dá)式為_ 。(4)若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭,則驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為-7 -【解析】(1)驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，表達(dá)式是 MgH=M+-M、+ M ,可知質(zhì)量 M 可以約去，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)有影響,因此不需要測(cè)量 P、Q R 的質(zhì)量 M,A 錯(cuò)誤;根據(jù)驗(yàn)證的表達(dá)式可知,與兩個(gè)定滑輪的距離 d 無(wú)關(guān),B錯(cuò)誤；根據(jù)驗(yàn)證的表達(dá)式可知，需要測(cè)量 R 的遮光片到 c 的距離 H,這樣才能計(jì)算出系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能,C正確；根據(jù)驗(yàn)證的表達(dá)式可知，要測(cè)量 P、Q R 三個(gè)物塊遮