浙江專版2024年高考物理一輪復習實驗六驗證機械能守恒定律高效演練含解析

PAGE5-試驗六驗證機械能守恒定律1.(2024·浙江4月選考真題)(1)在下列學生試驗中,須要用到打點計時器的試驗有________(填字母)。

A.“探究求合力的方法”B.“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”C.“探究做功與物體速度變更的關系”D.“探究作用力與反作用力的關系”(2)做“驗證機械能守恒定律”的試驗,已有鐵架臺、鐵夾、電源、紙帶、打點計時器,還必需選取的器材是圖中的________(填字母)。

某同學在試驗過程中,①在重錘的正下方地面鋪海綿;②調(diào)整打點計時器的兩個限位孔連線為豎直;③重復多次試驗。以上操作可減小試驗誤差的是________(填序號)。

【解析】(1)只有B、C兩個試驗須要測速度,故選B、C。(2)須要可固定紙帶的重物B,測量下落距離的刻度尺D;②為了削減摩擦,③可以削減偶然誤差。答案:(1)B、C(2)B、D②③2.(2024·嘉興模擬)小王同學在做“探究機械能守恒定律”的試驗。(1)下列試驗器材中必需用到的是________。

(2)試驗得到的紙帶如圖所示,已知重物質(zhì)量為0.3kg,標記1～5五個點,要驗證點2到點4之間重物的機械能是否守恒,則由紙帶計算可得重力勢能削減________J,動能增加________J。(當?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2,保留三位有效數(shù)字)

(3)下列關于試驗說法正確的是________。

A.重物的質(zhì)量適當大一些,體積小一些B.打點4時的速度用v=gt計算C.試驗時拎住紙帶使重物盡量靠近打點計時器,接通電源后再釋放重物【解析】(1)下列試驗器材中,A是電火花打點計時器,B是小球,C是重錘,D是紙帶,E是鉛錘。在做“探究機械能守恒定律”的試驗中,將打點計時器固定在鐵架臺上,把紙帶的一端與重錘用夾子固定好,另一端穿過打點計時器的限位孔,用手提著紙帶停靠在打點計時器旁邊,接通電源,待打點穩(wěn)定后松開紙帶,讓重錘自由下落,所以試驗器材中必需用到的是A、C、D。(2)點2到點4之間的距離h=(11.70-6.50)cm=5.20cm,重力勢能削減量Ep=mgh=0.3×9.8×5.20×10-2J=0.153J;打點2時的速度v2=x132T=(9.00-4.50)×10-22×0.02m/s=1.13m/s,打點4時的速度v4=x35(3)重物的質(zhì)量適當大一些,體積小一些,可以忽視空氣阻力的作用,從而減小試驗誤差;v=gt是自由落體運動的速度—時間關系,打點4時的速度用v=gt計算就等于默認了機械能守恒;試驗時拎住紙帶使重物盡量靠近打點計時器,接通電源后再釋放重物,故A、C正確,B錯誤。答案:(1)A、C、D(2)0.1530.128(3)A、C3.利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律,試驗裝置示意圖如圖所示:(1)試驗步驟。①將氣墊導軌放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,將導軌調(diào)至水平。②用游標卡尺測量擋光條的寬度l=9.30mm。③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s=__________cm。

④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動時,釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2。⑤從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt1和Δt2。⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。(2)用表示干脆測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式。①滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1=__________________和v2=__________。

②當滑塊通過光電門1和光電門2時,系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1=__________和Ek2=__________。

③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢能的削減ΔEp=__________(重力加速度為g)。

(3)假如ΔEp=__________,則可認為驗證了機械能守恒定律。

【解析】由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s=80.30cm-20.30cm=60.00cm。由于擋光條寬度很小,因此將擋光條通過光電門時的平均速度看作瞬時速度,擋光條的寬度l可用游標卡尺測量,擋光時間Δt可從數(shù)字計時器讀出,因此,滑塊通過光電門的瞬時速度為lΔt,則通過光電門1時瞬時速度為lΔ由于質(zhì)量事先已用天平測出,由公式Ek=12mv2可得:滑塊通過光電門1時系統(tǒng)動能Ek1=12(M+m)(lΔt1)2,滑塊通過光電門2時系統(tǒng)動能Ek2=1兩光電門中心之間的距離s即砝碼和托盤下落的高度,系統(tǒng)勢能的減小量ΔEp=mgs,最終對比Ek2-Ek1與ΔEp數(shù)值大小,在誤差允許的范圍內(nèi)相等,就驗證了機械能守恒定律。答案:(1)③60.00(59.96～60.04)(2)①lΔt1lΔt212(M+m)(lΔt2)2③4.(2024·金華模擬)某同學在探討性學習活動中想利用光電門來“驗證機械能守恒定律”。如圖甲所示,光電門A、B固定在豎直鐵架臺上(連接光電門的計時器未畫出),并讓A、B的連線剛好豎直。小鐵球在光電門A正上方(鐵球球心與光電門A、B在同一豎直直線上)從靜止釋放,測得小鐵球經(jīng)過光電門A、B的時間分別為Δt1與Δt2。(1)題中Δt1________Δt2。(選填“<”“>”或“=”)

(2)試驗時,某同學用20分度游標卡尺測得小鐵球的直徑如圖乙所示,由讀數(shù)可知,小鐵球直徑d是________cm。

(3)除了測得小鐵球直徑d還須要測量什么物理量,答:____________(指出物理量并用合適字母表示),只要表達式________________(用題中字母與g表示)成馬上可驗證機械能守恒定律。

(4)下列說法正確的是________。

A.不同次試驗,必需保證小鐵球釋放的位置在光電門A正上方,但上下位置可以變更B.若小鐵球具有豎直向下的初速度,小鐵球從光電門A到光電門B的過程機械能不守恒C.若把小鐵球換成小木球,試驗誤差將減小D.若光電門A損壞,將沒有方法利用此裝置驗證機械能守恒定律【解析】(1)依據(jù)Δt=dv,當經(jīng)過光電門的速度越大時,時間越短,由于經(jīng)過A光電門的速度小,因此其經(jīng)過的時間長,即有Δt1>Δt2(2)游標卡尺的主尺讀數(shù)為12mm,游標尺讀數(shù)為0.05×14mm=0.70mm,則小鐵球的直徑d為:12.70mm=1.270cm。(3)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度的大小,可知小鐵球通過光電門A的速度為:vA=dΔt1,同理有:vB=dΔt2。再利用位移與速度公式,結(jié)合小鐵球直徑d,即可求解結(jié)果,因此還須要測量發(fā)生的位移h,依據(jù)速度—位移公式得:vB(4)A.不同次試驗,必需保證小鐵球釋放的位置在光電門A正上方,但上下位置可以變更,故A正確;B.若小鐵球具有豎直向下的初速度