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1、优秀学习资料欢迎下载【创新方案】 20XX年高考物理一轮复习知能演练提升：实验六验证机械能守恒定律 教材实验练基础 1下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是( ) A重物质量的称量不准会造成较大误差B重物质量选用得大些，有利于减小误差C重物质量选用得较小些，有利于减小误差D纸带下落和打点不同步会造成较大误差解析： 选 BD 验证机械能守恒，就是验证减少的重力势能是否等于增加的动能，即mgh12mv2，其中质量可以约去，没必要测量重物质量，A 不正确；当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确， C 错误；纸带先下落而后打点时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大， 用
2、此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D正确。2有 4 条用打点计时器( 所用交流电频率均为50 Hz) 打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带， 某同学在每条纸带上选取了点迹清晰的、连续的4 个点，用刻度尺测出相邻两个点间的距离依次为x1、x2、x3。请你根据下列x1、x2、x3的测量结果确定该纸带为( 已知当地的重力加速度为9.791 m/s2)( ) A61.0 mm 65.8 mm 70.7 mm B41.2 mm 45.1 mm 53. 0mm C49.6 mm 53.
3、5 mm 57.3 mm D60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm 解析： 选 C 根据匀变速直线运动的规律，在连续相等时间内的位移差xaT2的特点知 xgT29.7910.022 m3.9 mm，由此可判断只有C正确。3某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知电磁打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g9.80 m/s2。测得所用重物的质量为1.00 kg。(1) 下面叙述中正确的是_。A应该用天平称出重物的质量B可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2 mm的纸带来处理数据C操作时应先松开纸带再通电D打点计时器应接在电压为46 V 的交流电源上
4、(2) 实验中甲、乙、丙三学生分别用同一装置得到三条点迹清晰的纸带，量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18 cm 、0.19 cm 、 0.25 cm ，则可肯定 _同学在操作精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载上有错误， 错误是 _。若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点O间的距离分别为15.55 cm 、 19.20 cm和 23.23 cm。则当打点计时器打点B时重物的瞬时速度v_ m/s；重物由O到B过程中，重力势能减少了_J，动能增加了 _J( 保留
5、3 位有效数字 ) ，根据所测量的数据，还可以求出重物实际下落的加速度为 _m/s2，则重物在下落的过程中所受到的阻力为_N。解析： (1) 本实验中只需验证gh与v22的关系，不需要测重物质量，操作时应先接通电源再松开纸带，可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2 mm的纸带来处理数据，A、C错， B、D对。(2) 实验中理想的纸带应是点迹清晰，第一、二两点间的距离略小于2 mm 的纸带，所以丙错误，错误在于操作中先松开了纸带，再接通了电源， 致使纸带上第一、二两点间间距增大。利用公式vnhn1hn12T可计算出打点B时重物的瞬时速度为vB1.92 m/s 。重物由O到B过程中，重力势能减
6、少了Epmgh1.009.8 19.20102 J 1.88 J ；动能增加了 Ek12mv2B1.84 J。由 haT2和 h0.38 cm，可求出重物实际下落的加速度为a9.5 m/s2，由牛顿第二定律知重物在下落的过程中所受到的阻力满足mgF阻ma，所以F阻0.3 N 。答案： (1)BD (2) 丙先松开了纸带，再接通了电源1.92 1.88 1.84 9.5 0.3 4在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m1.00 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图实610 所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的
7、三个点。已知打点计时器每隔 0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g 9.80 m/s2，那么：图实 610 (1) 根据图上所得的数据，应取图中O点到 _点来验证机械能守恒定律；(2) 从O点到 (1) 问中所取的点，重物重力势能的减少量Ep_ J，动能增加量Ek_J( 结果取三位有效数字) ；(3) 若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以v22为纵轴，以h为横轴画出的图象是图实611 中的 _。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载图实 611 解
8、析： (1) 因只能计算出B点的速度，故应取图中O点到B点来验证机械能守恒。(2) EpmghOB7.62 J vBhOChOA2T3.89 m/s 故 Ek12mv2B121.00(3.89)2 J 7.57 J 。(3) 由机械能守恒定律可知，mgh12mv2，故有：v22gh，图象 A正确。答案： (1)B(2)7.62 7.57 (3)A 改进实验练能力 1DIS 实验是利用现代信息技术进行的实验。教师上课时“用DIS 研究机械能守恒定律”的装置如图实612 甲所示，在某次实验中，选择DIS 以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆
9、球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。试回答下列问题：图实 612 (1) 图乙的图象中，表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是_( 按顺序填写相应图线所对应的文字) 。 (2) 根据图乙所示的实验图象，可以得出的结论是_ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载_ 。解析： (1) 小球由A到D过程中重力势能减小，动能增加，由题图乙的图象知机械能总量不变， 故表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是乙、丙、甲。(2)
10、 由实验结果知：在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒。答案： (1) 乙、丙、甲(2) 在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒2. 某同学利用如图实613 所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平，离地面的高度为H，将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为x。图实 613 (1) 若轨道完全光滑，x2与h的理论关系应满足x2_(H、h表示 ) 。(2) 该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h( 10 1 m)2.003.004.005.006.00 x2( 10 1 m2)2.623.895.206.53
11、7.78 请在图实 614 所示的坐标纸上作出x2h关系图象。图实 614 (3) 对比实验结果与理论计算得到的x2h关系图线 ( 上图中已画出) ，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率_( 填“小于”或“大于” ) 理论值。(4) 从x2h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_ 。解析： (1) 设钢球从轨道末端抛出的速度为v0，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载则由mgh12mv20得v202gh。在平抛过程中有H12gt2，xv0t，v0 xtx
12、g2H，解得x24Hh。(2) 依次描点连线，如图所示。注意不要画成折线。(3) 从图中看出，同一h下的x2值，理论值明显大于实际值，而在同一高度H下的平抛运动水平射程由水平速率决定，可见实际水平速率小于理论速率。(4) 由于客观上轨道与小球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小。小球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成小球转动的这一部分能量，也会导致实际速率明显小于“理论”速率( 这一点，可能不少同学考虑不到) 。答案： (1)4Hh(2) 见解析图(3) 小于(4) 摩擦、转动 ( 回答任一即可) 3某实验小组利用如图实615 所示的实验装置来验证钩码和滑
13、块所组成的系统机械能守恒。图实 615 (1) 实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？_ _ 。(2) 如图实 616 所示 ( 经放大后的 ) ，游标卡尺测得遮光条的宽度d_ cm ；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t1.2 102 s ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为_ m/s 。在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、_和 _( 文字说明并用相应的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载字母表示，g为已知 ) 。图实
14、616 (3) 本实验通过比较_和_在实验误差允许的范围内是否相等( 用测量的物理量符号表示) ，从而验证系统的机械能守恒。解析： (1) 检验气垫导轨底座是否水平时，可以先接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块在导轨上各个位置均能静止时，说明导轨是水平的。(2) 游标卡尺的读数为d5 mm 0.1 mm2 5.2 mm0.52 cm ；滑块通过光电门时的瞬时速度为vdt0.43 m/s ；应测出滑块上的遮光条的初位置到光电门的距离x和滑块的质量M。(3) 系统重力势能的减少量为mgx，系统动能的增加量为12(Mm)v212(Mm)(dt)2，若两者相等时，可认为系统的机械能守恒。答案： (1) 接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的 ( 或取下钩码，轻推滑块，滑块基本能做匀速直线运动) 。(2)0.52 0.43 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离x滑块的质量M(3)mgx12(Mm)(dt)2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页