物理練習（新教材魯科版）第六章機械能守恒定律實驗七驗證機械能守恒定律

1．(2023·黑龍江雙鴨山市第一中學高三檢測)做驗證機械能守恒的實驗時，學生按照圖甲組裝好裝置，把打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，反復(fù)做了很多次，最終僅選出4條點跡清晰的紙帶．測量紙帶起始兩點距離時，學生用手機正對紙帶與測量的刻度尺拍照，把照片放大到正常尺寸的10倍，測出了精度更高的數(shù)據(jù)，分別是：①mm，②mm，③mm，④mm，為了選出最理想的一條紙帶，學生查詢得到當?shù)刂亓铀俣萭＝m/s2，通過推算，他們選擇了編號為______________的紙帶進行研究．在選出的紙帶上，0是打下的第一個點，在后面選取了3個連續(xù)的點，標上n－1、n、n＋1，測得它們與0點的距離如圖乙所示．則從打下“0”點到打下第“n”點的過程中質(zhì)量m＝1kg的重錘動能的增加量ΔEk＝________J，重錘重力勢能的減少量ΔEp＝________J，重錘下落的實際加速度a＝__________m/s2，a≠g的原因是________________________________．(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)2．(2023·江蘇南通市通州區(qū)聯(lián)考)圖甲是驗證機械能守恒定律的裝置，氣墊導(dǎo)軌上A處安裝有一光電門，B處放置一滑塊，滑塊中央位置上固定一遮光條，氣墊導(dǎo)軌的右端用若干塊厚度相同的小木板墊起，重力加速度為g.(1)用游標卡尺測得遮光條的寬度如圖乙，則遮光條的寬度d為________mm；(2)某次實驗，滑塊由靜止釋放，下落高度為h時遮光條經(jīng)過光電門，光電門測得遮光時間為t，若要驗證滑塊在下滑過程中機械能守恒，即需要驗證等式__________成立(用題中所給物理量的符號表示)；(3)實驗中，控制滑塊由靜止釋放且運動到光電門的距離L1不變，測量氣墊導(dǎo)軌的總長度L0、每塊小木板的厚度D和距離L1，記錄所墊小木板的個數(shù)n及光電門對應(yīng)測量的時間t，并計算出eq\f(1,t2)，數(shù)據(jù)如表所示．請根據(jù)數(shù)據(jù)在圖丙中描點作圖；實驗次數(shù)12345小木板塊數(shù)n12345eq\f(1,t2)(s－2)×104×104×104×104×104(4)根據(jù)實驗中得到的eq\f(1,t2)－n圖像，判斷滑塊下滑過程中機械能守恒的依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(5)某小組在實驗中，控制所墊小木板的個數(shù)n不變，改變滑塊到光電門的距離L，測量滑塊左端到光電門中心的距離L及遮光條經(jīng)過光電門的時間t，經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)滑塊每次減小的勢能均總比增加的動能略小點，該小組認為是氣墊導(dǎo)軌傾斜的角度偏大造成滑塊下滑過程中機械能不守恒的．你認為他們的分析是否正確？______，理由是______________________________________________________________________________________________.3．某同學利用如圖甲所示的裝置“驗證機械能守恒定律”，其中eq\o(AB,\s\up9(︵))是四分之一圓弧軌道，O點為圓心，半徑為L，圓弧的最低點A與水平面之間的高度為H.實驗時將一可看作質(zhì)點的小球從圓弧上某點由靜止釋放，量出此時小球與圓心連線偏離豎直方向的角度θ.當小球滑到圓弧最低點A時將水平拋出，用刻度尺測出小球平拋的水平距離s.忽略所有摩擦及阻力，當?shù)刂亓铀俣葹間，試分析下列問題：(1)小球在A點時的水平速度為v＝________(用題給字母表示)．(2)保持其他條件不變，只改變θ角，得到不同的s值，以s2為縱坐標，以cosθ為橫坐標作圖，如圖乙中的圖線a所示．另一同學重復(fù)此實驗，得到的s2－cosθ圖線如圖乙中的圖線b所示，兩圖線不重合的原因可能是________．A．兩同學選擇的小球質(zhì)量不同B．圓弧軌道的半徑L不同C．圓弧的最低點A與水平面之間的高度H不同4．(2022·廣東卷·11)某實驗小組為測量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機械能損失，設(shè)計了如圖(a)所示的裝置，實驗過程如下：(1)讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈．調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門．(2)用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖(b)所示，小球直徑d＝______________mm.(3)測量時，應(yīng)__________(選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計時器”，B為“先接通數(shù)字計時器，后釋放小球”)．記錄小球第一次和第二次通過光電門的遮光時間t1和t2.(4)計算小球通過光電門的速度，已知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機械能損失ΔE＝________________________(用字母m、d、t1和t2表示)．(5)若適當調(diào)高光電門的高度，將會______(選填“增大”或“減小”)因空氣阻力引起的測量誤差．5．用如圖甲所示的實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標出)，所用電源的頻率為50Hz.已知m1＝50g、m2＝150g．則：(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v5＝____m/s；(2)在打下0點到打下計數(shù)點5的過程中系統(tǒng)動能的增加量ΔEk＝________J，系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp＝________J；(當?shù)氐闹亓铀俣萭取10m/s2)(3)若某同學作出eq\f(1,2)v2－h(huán)圖像如圖丙所示，則當?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2.6.(2023·福建省福州第三中學質(zhì)檢)研究表明轉(zhuǎn)動物體也具有動能，稱為轉(zhuǎn)動動能．轉(zhuǎn)動動能屬于機械能．某同學使用如圖裝置來探究“轉(zhuǎn)動動能與角速度的關(guān)系”．如圖所示，質(zhì)量不可忽略的滑輪可繞固定光滑軸自由轉(zhuǎn)動，輕質(zhì)細繩繞在滑輪的邊緣，另一端連接裝有遮光片的小球，光電門位于遮光片正下方．每次實驗小球距光電門一定高度由靜止釋放，輕繩與滑輪之間不打滑．實驗中測出了小球(含遮光片)的質(zhì)量m、滑輪直徑D、遮光片寬度d和遮光片通過光電門的時間Δt，重力加速度為g，空氣阻力可忽略．(1)用螺旋測微器測出遮光片寬度如圖所示，則遮光片寬度d＝________mm.(2)遮光片通過光電門時的速度v＝________；此時滑輪轉(zhuǎn)動的角速度ω＝________.(均用題中所給物理量的符號表示)(3)若小球下落過程中，小球和滑輪組成的系統(tǒng)機械能守恒．釋放小球時遮光片中心與光電門中心的高度差為h，遮光片通過光電門的時間為Δt，則當遮光片通過光電門時滑輪的轉(zhuǎn)動動能Ek＝__________________.(用題中所給物理量的符號表示)(4)改變小球釋放高度，多次重復(fù)上述實驗得到表中所列數(shù)據(jù)．次數(shù)1234ω/(rad·s－1)Ek/J0093由此可判斷滑輪轉(zhuǎn)動動能Ek與角速度ω的關(guān)系為________．A．Ek∝ω－1B．Ek∝ωC．Ek∝ω27．某實驗小組利用鐵架臺、彈簧、鉤碼、打點計時器、刻度尺等器材驗證系統(tǒng)機械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示．彈簧的勁度系數(shù)為k，原長為L0，鉤碼的質(zhì)量為m.已知彈簧的彈性勢能表達式為E＝eq\f(1,2)kx2，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當?shù)氐闹亓铀俣却笮間.(1)在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測得此時彈簧的長度為L.接通打點計時器電源．從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點跡清晰的紙帶．鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點之間的時間間隔均為T(在誤差允許范圍內(nèi)，認為釋放鉤碼的同時打出A點)．從打出A點到打出F點時間內(nèi)，彈簧的彈性勢能減少量為________________________，鉤碼的動能增加量為________________，鉤碼的重力勢能增加量為________________．(2)利用計算機軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理，得到彈簧彈性勢能減少量、鉤碼的機械能增加量分別