专题26验证机械能守恒定律实验备战2020高考物理2019届名校模拟好题分项版汇编教师版

11．(2018·义乌选考模拟)某同学采用如图1甲所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验。图1(1)除了图甲装置中的器材之外，还必须从图乙中选取实验器材，其名称是________；(2)指出图甲装置中不合理的地方(一处)__________________________；(3)小明同学得到了如图丙的一条纸带，读出0、4两点间的距离为________cm；(4)已知打点计时器的电源频率为50Hz，打下计数点5时纸带速度的大小为________m/s(保留2位有效数字)。【参考答案】(1)刻度尺(2)重锤离打点计时器太远(3)3.10(4)0.912．(6分)（2019云南大姚一中模拟）如图所示，气垫导轨上滑块的质量为M，悬挂钩码的质量为m，遮光条宽度为d，气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间为Δt1和Δt2.当地重力加速度为g.(1)若光电计时器还记录了滑块从光电门1到光电门2的时间Δt，用上述装置测量滑块加速度，加速度的表2达式为________(用所给物理量表示)．(2)用上述装置探究滑块加速度a与滑块质量M及滑块所受拉力F的关系时，要用钩码重力代替绳子的拉力，则m与M之间应满足关系_____________________________________________________________.(3)若两光电门间的距离为l，用上述装置验证系统在运动中的机械能守恒．滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，满足关系式____________________(用所给物理量表示)时，滑块和钩码系统机械能守恒．正常情况下，在测量过程中，系统动能的增加量总是________(填“大于”、“等于”或“小于”)钩码重力势能的减少量．【名师解析】(1)滑块通过光电门1和2的速度分别为v1＝dΔt1、v2＝dΔt2，根据加速度定义式可知加速度a＝v2－v1Δt＝dΔt2－dΔt1Δt.【参考答案】(1)a＝dΔt2－dΔt1Δt(2分)(2)m远小于M(1分)(3)mgl＝12(M＋m)[(dΔt2)2－(dΔt1)2](2分)小于(1分)3（2019山东烟台期中）某同学设计的“探究弹簧弹性势能与形变量的关系”装置如图所示。整个装置放在距水平地面高为H的水平桌面上，弹簧一端固定，另一端接触可视为质点的小球不拴接，刚开始弹簧处于自然状态时小球重心恰好对应刻度“0”。已知小球的质量为m，重力加速度为g。若将小球重心向左移到刻度x处后释放并被弹出，小球从桌面右边缘飞出后做平抛运动，水平射程为S，则弹簧的弹性势能______用题中给定的字母表示。改变x多次实验，测出对应的水平射程S，发现S与x成正比例关系，由此可知弹簧的弹性势能与x的______次方成正比。本实验的误差主要来源于______，为减少实验误差，小球射出位置距离桌面右边缘应该______选填“近些”或“远些”3【参考答案】二小球与桌面之间的摩擦力近些本实验视桌面为光滑的，实际上是存在摩擦力的，为减少实验误差，小球射出位置距离桌面右边缘应该近些。故答案为：，二；小球与桌面之间的摩擦力，近些。根据平抛运动的分位移公式求解平抛的初速度；弹簧弹性势能的减小量等于小球动能的增加量，发现s与x成正比例关系，由此可知弹簧的弹性势能与x的二次方成正比；本实验视桌面为光滑的，实际上是存在摩擦力的，为减少实验误差，小球射出位置距离桌面右边缘应该近些。本题关键明确实验原理，然后根据平抛运动的分运动公式列式并结合表格数据分析，不难。4．[2018·安徽宣城调研]如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H(H≫d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g.则：4(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d＝________mm.(2)小球经过光电门B时的速度表达式为________．(3)多次改变高度H，重复上述实验，作出1t2随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式__________________时，可判断小球下落过程中机械能守恒．(4)实验中发现动能的增加量ΔEk总是稍小于重力势能的减少量ΔEp，增加下落高度后，则ΔEp－ΔEk将________(选填“增大”“减小”或“不变”)．(4)因为该过程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，ΔEp－ΔEk增大．【参考答案】(1)7.25(2)v＝dt(3)2gH0t20＝d2(4)增大5．（10分）某实验小组进行“验证机械能守恒定律”的实验。（1）甲同学用图1所示的实验装置验证机械能守恒定律，将电火花计时器固定在铁架台上，把纸带的下端固定在重锤上，纸带穿过电火花计时器，上端用纸带夹夹住，接通电源后释放纸带，纸带上打出一系列的点，所用电源的频率为50Hz，实验中该同学得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点。纸带连续的计时点A、B、C、D至第1个点O的距离如图2所示，已知重锤的质量为51.00kg，当地的重力加速度为g=9.8m/s2，从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为Ep=_________J，重锤动能的增加量为ΔEk=_________J，从以上数据可以得到的结论是______________________________________。（结果保留3位有效数字）。（2）乙同学利用上述实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以212v为纵轴画出了如图3所示的图线。由于图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，其原因可能是___________________。乙同学测出该图线的斜率为k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度g_____k（选填“大于”、“等于”或“小于”）。（3）丙同学用如图4所示的气垫导轨装置来验证机械能守恒定律，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2，经分析讨论，由于滑块在气垫导轨上运动时空气阻力很小，为此还需测量的物理量是，机械能守恒的表达式为。【参考答案】．（10分）6（1）5.50（2分）5.45（2分）在实验误差允许的范围内重锤下落的过程中机械能守恒（1分）（2）先释放重锤，后接通电源（1分）大于（1分）（3）滑块的质量M和砂桶的质量m（1分）222111()()()()22ddmgLmMmMtt（2分）（3）滑块和砂桶组成的系统机械能守恒，为此还需用天平测出滑块的质量M和砂桶的质量m。滑块通过两个光电门的速度大小分别为11dvt、22dvt，系统减少的重力势能等于系统增加的动能，所以系统机械能守恒的表达式为222221211111()()()()()()2222ddmgLmMvmMvmMmMtt。6．（6分）富通中学用如图1所示的装置来探究由m1、m2组成的系统的机械能。通过光滑的定滑轮用轻绳的两端连接着质量为m1和m2的两物块，m1下端与穿过打点计时器的纸带相连接。如果让m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带被打出一系列的点，如图2所示是实验中获取的一条纸带，O是打下的第一个点，每相邻两计数点间的时间间隔为T，测得OC=h，BC=h1，CD=h2，m1m2，重力加速度为g，则：图1图2（1）如果B点是从计时开始的第5个计数点，在纸带上打下计数点C时物块的速度vC=；（2）从打下O点到打下C点的过程中系统动能的增量ΔEk=；系统势能的减少量ΔEp=。（3）通过测量纸带上各计数点的数据，如何判定系统机械能的变化关系。【参考答案】（6分）（1）122hhT（2分）（2）212122()()8mmhhT（1分）(m2–m1)gh（1分）（3）在误差允许范围内，若ΔEk=ΔEp，则系统机械能守恒（2分）7（3）通过测量纸带上各计数点的数据，根据上面的计算判定系统机械能的变化关系，在误差允许范围内，若ΔEk=ΔEp，则系统机械能守恒。