第六章　第7練　實驗七：驗證機械能守恒定律-2025高中物理大一輪復習

1.(2024·遼寧沈陽市第二十中學模擬)在“利用自由落體運動驗證機械能守恒定律”實驗中(1)為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的________。A．動能變化量與勢能變化量B．速度變化量和勢能變化量C．速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、刻度尺、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還必須使用的器材是________。A．交流電源B．天平(含砝碼)(3)某同學選用一質量為m＝0.4kg的重物，按照正確的操作選得紙帶如圖所示，其中O是起始點，量得連續(xù)五個計時點A、B、C、D、E到O點的距離，打點頻率為50Hz，已知當?shù)刂亓铀俣葹間＝9.8m/s2，則打下C點時重物的速度大小是__________m/s，O點到C點的這段時間內重物重力勢能的減少量為__________J。(結果均保留兩位有效數(shù)字)(4)該同學用兩個質量分別為m1、m2的重物P和Q分別進行實驗，多次記錄下落高度h和相應的速度大小v，作出的v2－h(huán)圖像如圖所示。對比圖像分析正確的是__________。A．阻力可能為零 B．阻力不可能為零C．m1可能等于m2 D．m1小于m22．(2021·海南卷·15)為了驗證物體沿光滑斜面下滑的過程中機械能守恒，某學習小組用如圖所示的氣墊導軌裝置(包括導軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計)進行實驗。此外可使用的實驗器材還有：天平、游標卡尺、刻度尺。(1)某同學設計了如下的實驗步驟，其中不必要的步驟是________；①在導軌上選擇兩個適當?shù)奈恢肁、B安裝光電門Ⅰ、Ⅱ，并連接數(shù)字毫秒計；②用天平測量滑塊和遮光條的總質量m；③用游標卡尺測量遮光條的寬度d；④通過導軌上的標尺測出A、B之間的距離l；⑤調整好氣墊導軌的傾斜狀態(tài)；⑥將滑塊從光電門Ⅰ左側某處，由靜止開始釋放，從數(shù)字毫秒計讀出滑塊通過光電門Ⅰ、Ⅱ的時間Δt1、Δt2；⑦用刻度尺分別測量A、B點到水平桌面的高度h1、h2；⑧改變氣墊導軌傾斜程度，重復步驟⑤⑥⑦，完成多次測量。(2)用游標卡尺測量遮光條的寬度d時，游標卡尺的示數(shù)如圖所示，則d＝________mm；某次實驗中，測得Δt1＝11.60ms，則滑塊通過光電門Ⅰ的瞬時速度v1＝________m/s(保留3位有效數(shù)字)；(3)在誤差允許范圍內，若h1－h(huán)2＝________(用上述必要的實驗步驟直接測量的物理量符號表示，已知重力加速度為g)，則認為滑塊下滑過程中機械能守恒；(4)寫出兩點產生誤差的主要原因：__________________________________________________________________________________________________________________。3．(2022·河北卷·11)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，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，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與鉤碼上升高度h的關系，如圖丙所示。由圖丙可知，隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是________________________________________________________。4．(2023·廣東省模擬)如圖甲所示的裝置叫作阿特伍德機，是數(shù)學家和物理學家阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規(guī)律。某同學對該裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律，如圖乙所示。(1)實驗時，該同學進行了如下操作：①將質量均為M的重物A、B用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止狀態(tài)(擋光片質量不計)。測量出________________________(選填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h。②在B的下端掛上質量為m的物塊C(未畫出)，讓系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運動，光電門記錄擋光片擋光的時間為Δt。③用螺旋測微器測量擋光片的寬度d，示數(shù)如圖丙所示，擋光片的寬度d＝________mm。計算有關物理量，驗證機械能守恒定律。(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，應滿足的關系式為____________________(用物理量的符號表示，已知重力加速度為g)。(3)引起該實驗系統(tǒng)誤差的原因有___________________________________________________________________________________________________________________(寫一條即可)。5．(2023·河北衡水市二模)某實驗小組同學利用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。調節(jié)木板的傾角，使小車在未懸掛砝碼盤時能拖著紙帶沿木板向下勻速運動，之后將小車固定在靠近打點計時器處，在動滑輪上懸掛砝碼盤和砝碼，接通打點計時器電源并釋放小車，打點計時器打出的紙帶如圖乙所示，已知打點計時器所接電源的頻率f＝50Hz，釋放小車的瞬間打點計時器打出的點記為“0”，之后的點依次記為“1”“2”“3”…，“0”與“120”兩點間的距離記為L，“119”與“121”兩點間的距離記為Δx，兩滑輪、細繩及紙帶的質量均不計，回答下列問題：(1)打點計時器打記為“120”的點時小車的速度大小v120＝____________。(2)砝碼盤和砝碼的總質量為m，小車的質量為M，當?shù)刂亓铀俣却笮間，若mgL＝_____________