《2022年-年高考物理试卷分类汇编.验证机械能守恒定律教学内容 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年-年高考物理试卷分类汇编.验证机械能守恒定律教学内容 .pdf（8页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流第 70 节验证机械能守恒定律1.2016 年上海卷26.（3 分）在 “ 用 DIS 研究机械能守恒定律” 的实验中，用到的传感器是传感器。若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏。（选填：“ 大” 或“ 小” ） 。【答案】光电门；大【解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d 与挡光时间的比值进行计算，为：dvt，当摆锤直径测量值大于真实值时，小球直径d 会变大，导致计算出的小球速度变大，故小球动能也会变大。2.2017 年天津卷9.（2）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸
2、带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_。A重物选用质量和密度较大的金属锤B两限位孔在同一竖直面内上下对正C精确测量出重物的质量D用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中 O 点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_。AOA、AD 和 EG 的长度BOC、BC 和 CD 的长度CBD、
3、CF 和 EG 的长度CAC、BD 和 EG 的长度【答案】 AB ；BC。【解析】重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故A 正确；两限位孔在同一竖直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故B 正确；验证机械能守恒定律的原理是：21222121mvmvmgh，重物质量可以消去，无需精确测量出重物的质量，故C错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故D错误。由 EG 的长度长度可求出打F 点的速度 v2，打 O 点的速度v1=0，但求不出OF 之间的距离h，故A 错误；由 BC 和 CD 的长度长度可求出打C 点的速度 v2，打 O
4、 点的速度v1=0，有 OC 之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故B 正确；由 BD 和 EG 的长度可分别求出打C 点的速度v1和打F 点的速度v2，有 CF 之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故C 正确； AC、BD 和 EG 的长度可分别求出BCF 三点的速度，但BC、CF、BF 之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定打点计时器接电源铁架台重锤限位孔纸带C B A O F E D G 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - -
5、 - - - - - - 此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流律，故 D 错误。3.2013 年海南卷11 某同学用图 （a） 所示的实验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地重力加速度为g=9.80m/s2。实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图（b） 所示。纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C 进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和 hC的值。回答下列问题 （计算结果保留3 位有效数字）（ 1）打点计时器打B 点时，重物速度的大小vB= m/s; （ 2）通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证
6、了机械能守恒定律？简要说明分析的依据。答案：（1）3.90（2）vB2/2=7.61(m/s)2 ，因为 mvB2/2 mghB，近似验证机械能守恒定律解析：（1）由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知ThhvACB2，由电源频率为50Hz 可知 T=0.02s，代入其他数据可解得vB=3.90m/s. （ 2）本实验是利用自由落体运动验证机械能守恒定律，只要在误差允许范围内，重物重力势能的减少等于其动能的增加，即可验证机械能守恒定律。选B 点分析，由于m.mgh,m.mvBB8577617212，故该同学的实验结果近似验证了机械能守恒定律。4.2015 年理综浙江卷21.（10
7、分）甲同学准备做“ 验证机械能守恒定律” 实验，乙同学准备做“ 探究加速度与力、质量的关系” 实验（ 1）图 1 中 A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材_；乙同学需在图中选用的器材_。 （用字母表示）（ 2）乙同学在实验室选齐所需器材后， 经正确操作获得如86.59cm70.99cm78.57cmABCO打点计时器重物纸带图(a)图(b)29 cm 30 31 32 33 34 35 36 37 38 cm 28 29 30 31 32 33 34 35 36 A B C D E 小车名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -
8、 - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流图 2 所示的两条纸带和。纸带_的加速度大（填或者），其加速度大小为_。答案：（1）AB ；BDE （2）；(2.50.2)m/s2解析：（1）验证“机械能守恒定律”实验，需要在竖直面打出一条重锤下落的纸带，即可验证，故选仪器 AB ； “探究加速度与力、质量的关系”实验需要钩码拉动小车打出一条纸带，故选BDE。（ 2）纸带中前三个点的位移差为x1=(32.40-30.70)-(30.70-29.10)=0
9、.1cm 纸带中前三个点的位移差为x2=(31.65-29.00)-(29.00-27.40)=0.05cm 根据逐差法2xaT可得纸带的加速度比大，大小为22222m/s52m/s201010.Txa。5.2011 年海南卷14现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1 所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上 A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为 m 的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用 d 表示 A 点到导轨低端C 点的距离， h 表示 A 与 C 的高度差，
10、b 表示遮光片的宽度，s 表示 A，B 两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B 点时的瞬时速度。用g 表示重力加速度。完成下列填空和作图；（ 1）若将滑块自A 点由静止释放，则在滑块从A 运动至 B 的过程中， 滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为。动能的增加量可表示为。若在运动过程中机械能守恒，21t与 s 的关系式为21t= _. (2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A 点）下滑，测量相应的s 与 t 值，结果如下表所示：1 2 3 4 5 s(m) 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 t(ms）8.22 7.17 6.
11、44 5.85 5.43 1/t2(104s-2) 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39 以 s 为横坐标，21t为纵坐标，在答题卡上对应图2 位置的坐标纸中描出第1 和第 5 个数据点；根据 5 个数据点作直线，求得该直线的斜率k= 104m-1 s-2 (保留 3 位有效数字 )。由测得的h、d、b、M 和 m 数值可以计算出st21直线的斜率k0，将 k 和 k0进行比较，若其差值在mBACM遮光片光电门图1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共
12、 8 页 - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流试验允许的范围内，则可认为此试验验证了机械能守恒定律。答： （1）gs)mMdh(2221tb)mM(sdb)mM(g)dmhM(t2221（ 2）如图；2.40 【解析】（ 1）重力势能的减少量gs)mMdh(mgssdhMgEp，到达 B 点的速度为tbvB，动能的增加量2222121tb)mM(v)mM(EBk。若在运动过程中机械能守恒，kpEE可得：sdb)mM(g)dmhM(t2221（ 2）利用图像可求得斜率为2.40 104m-1 s-2。利用实验数据分别进行逐差法得直线斜率为
13、2.399 104m-1 s-2，保留 3 位有效数字为2.40 104m-1 s-2。6.2016 年新课标I 卷 22.（5 分）某同学用图（ a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz30Hz、和40Hz。打出纸带的一部分如图（b）所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率f ，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。(1) 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f 和图（ b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B 点时，重物下落的速度大小为 _，打出 C 点时重物下落的速度大小为_， 重物下落的加速度大小为_。1.4s(m) 1/
14、t2(104s-2)1.82.22.63.03.40.60.81.01.21.41.4s(m) 1/t2(104s-2)1.82.22.63.03.40.60.81.01.21.4A B C D S1S3S2图（ b）重物打点计时器纸带图（ a）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流(2) 已测得1238.89cm9.50cm10.10cmSSS，当地重力加速度
15、大小为9.80m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%，由此推算出f 为_Hz。答案：(1) )(221SSf；)(232SSf；)(2132SSf(2) 40 解析：(1)由于重物匀加速下落，A、B、C、D 各相邻点之间时间间隔相同，因此B 点应是从A 运动到 C 的过程的中间时刻，由匀变速直线运动的推论可得：B 点的速度vB等于 AC 段的平均速度，即TSSvB221由于fT1，故)(221SSfvB同理可得)(232SSfvC匀加速直线运动的加速度tva故)(21)()(21322132SSffSSSSfTvvaBC(2)重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得：gmF =ma
16、阻由已知条件0.01gF =m阻由得0.99ga代入得：)(2132SSfa，代入数据得Hz40f7.2016 年北京卷21（18 分）（ 1）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图1 为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R 随温度 t 变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力（选填 “ 增强” 或“ 减弱 ” ） ；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更（选填 “ 敏感 ” 或“ 不敏感 ” ） 。（ 2）利用图2 装置做 “ 验证机械能守恒定律” 实验。为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的。金属热电阻图 1热敏电阻RtO名师资料总结 - - -精
17、品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量和势能变化量C.速度变化量和高度变化量除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是。A.交流电源B.刻度尺C.天平（含砝码）实验中， 先接通电源， 再释放重物， 得到图 3 所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O
18、的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为 T。设重物的质量为m。从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量 Ep，动能变化量 Ek。大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是A利用公式v=gt 计算中午速度B利用公式v=2gh计算重物速度C存在空气阻力和摩擦力阻力的影响D没有采用多次试验去平均值的方法5 某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O 的距离 h，计算对应计数点的重物速度v，描绘 v2-h 图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判
19、断是否正确。【答案】（ 1）增强；敏感（2） A AB Bmgh，2CA1()22hhmTC 该同学的判断依据不正确【解析】（ 1）由 R-t 图像可得，随温度升高热敏电阻的阻值降低，且热敏电阻阻值随温度变化的更快，所以当温度上升时热敏电阻导电能力增强，相对于金属电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更敏感。（ 2）由机械能守恒可知，实验只需要比较动能的变化量和势能的变化量。所以选A。电磁打点计时器使用的是交流电源，故 A 正确。 因为在计算重力势能时，需要用到纸带上两点之间的距离，所以还需要刻度尺，故B 正确；根据2102mghmv可把等式两边的质量抵消掉，故不需要天平， C 错误。重力势能改变
20、两为PBEmgh，由于下落过程中是匀变速直线运动，所以根据中间时刻规律可得打点计时器纸带夹子重物图 2 hAA B C 图 3 O hChB名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流B 点的速度为CAB2hhvT，所以22CAkB11()222hhEmvmT实验过程中存在空气阻力，纸带运动过程中存在摩擦力，C 正确；该同 学的判断依据不正确，在重物下落h 的过程中，
21、若阻力f 恒定，根据2102mghfhmv得到22()fvghm可知， v2-h 图像就是过原点的一条直线。要向通过v2-h 图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g.8.2016 年江苏卷11某同学用如图11-1 所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上， 钢球静止于A 点，光电门固定在A 的正下方。在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d 的遮光条将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t 可由计时器测出， 取dvt作为钢球经过A 点时的速度 记录钢球每次下落的高度h 和计时器示数t， 计算并比较钢球在释放点和 A 点之间的势能变化大小 E
22、p与动能变化大小Ek，就能验证机械能是否守恒。(1)用 Ep=mgh 计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度 h 应测量释放时的钢球球心到_之间的竖直距离。A钢球在A 点时的顶端B钢球在A 点时的球心C钢球在A 点时的底端(2)用 Ek=12mv2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图11-2 所示，其读数为 _cm。某次测量中，计时器的示数为0.0100 s，则钢球的速度为v=_m/s。(3)下表为该同学的实验结果： Ep/(10-2 J)4.8929.78614.6919.5929.38 Ek/(10-2 J)5.0410.115.120.029.8 他发现表中的
23、Ep与 Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。【答案】(1)B (2)1.50(1.49 1.51 都算对 ) 1.50(1.491.51 都算对 ) 计时器遮光条光电门题 11-1 图0 1 2 遮光条题 11-2 图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流(3)不同意，因为空气阻
24、力会造成 Ek小于 Ep，但表中 Ek大于 Ep。(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L 和 l，计算 Ek时，将 v 折算成钢球的速度v=lLv。【解析】（ 1）小球下落的高度为初末位置球心间的距离，所以选B；（ 2）读数时要注意最小分度是1 毫米，要估读到最小分度的下一位，由图知读数为1.50cm，小球的速度为tdv，代入解得v=1.50m/s；（ 3）若是空气阻力造成的，则 Ek小于 Ep，根据表格数据 Ek大于 Ep，可知不是空气阻力造成的，所以不同意他的观点。（ 4）据图可看出，光电门计时器测量的是遮光条经过光电门的挡光时间，而此时遮光条经过光电门时的速度比小球的速度大，因为它们做的是以悬点为圆心的圆周运动，半径不等，所以速度不能等同，而这位同学误以为相同，从而给实验带来了系统误差。改进方法：根据它们运动的角速度相等，分别测出光电门和球心到悬点的长度L 和 l，计算 Ek时，将 v 折算成钢球的速度vLlv。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -