2022年高考物理一輪復習方案 實驗6 驗證機械能守恒定律（含解析）

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1、2022年高考物理一輪復習方案 實驗6 驗證機械能守恒定律（含解析）1在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中，打點計時器的兩個限位孔不在同一豎直線上會使紙帶通過時受到較大阻力，這樣導致的實驗結果是()Amghmv2Bmghmv2Cmghmv2 D以上均有可能2如圖S61所示是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶，我們選N點來驗證機械能守恒定律下面舉出一些計算打N點時紙帶下落速度的方法，其中正確的是(T為打點周期)()圖S61AN點是第n個點，則vNgnTBN點是第n個點，則vNg(n1)TCvNDvN3關于利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗，以下說法正確的是()A實驗中摩

2、擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因為紙帶越短，克服摩擦力做的功就越少，誤差就越小B實驗時需稱出重錘的質(zhì)量C紙帶上第1、2兩點間距若不接近2 mm，則無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù)，實驗誤差都一定較大D處理打點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實際點跡，而不必選取計數(shù)點圖S624xx上饒一模利用如圖S62所示裝置可以驗證機械能守恒定律，實驗中電火花計時器所用交流電源的頻率為50 Hz，得到如圖S63所示的紙帶選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s019.00 cm，點A、C間的距離為s18.36 cm，點C、E間的距離為s29.88 cm，取9.8 m/s2，測得重

3、物的質(zhì)量為100 g.選取O、C兩點為初末位置驗證機械能守恒定律重物減少的重力勢能為_，打下C點時重物的動能為_J(結果保留兩位有效數(shù)字)圖S635xx寶雞質(zhì)檢圖S64甲是某實驗小組驗證鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒的實驗裝置，圖中的氣墊導軌被水平地固定在實驗臺上甲乙圖S64(1)實驗中，用螺旋測微器測量遮光條的寬度d，測量結果如圖乙所示，則遮光條的寬度d_mm.(2)實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由光電計時器讀出遮光條通過光電門所用的時間t，鉤碼的質(zhì)量m已用天平測得，為了驗證系統(tǒng)機械能守恒，在本次實驗中還需要測量的物理量有_(文字說明并用相應的字母表示)(3)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，本實

4、驗驗證機械能守恒的關系式是_(用測量的物理量符號表示)6利用氣墊導軌裝置驗證機械能守恒定律時，先把導軌調(diào)成水平，然后按如圖S65所示的方式，用墊塊把導軌一端墊高H，質(zhì)量為m的滑塊上安裝寬度d3.0 cm的遮光板使滑塊由軌道上端任一處滑下，測出它通過光電門G1和G2時的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2這段過程中動能的增加量Ekm(vv)，再算出重力勢能的減少量Epmgh，比較Ek與Ep的大小，便可驗證機械能是否守恒圖中H、L、s均已事先設定，滑塊通過兩個光電門所用時間分別為t1和t2.圖S65(1)滑塊速度v1、v2的表達式分別為v1_、v2_，滑塊通過G1、G2時的高度差h的表達式h_

5、(2)若測得圖中L1.0 m，s0.50 m，H20 cm，m500 g，滑塊通過G1和G2的時間分別為5.0102 s和2.0102s，當?shù)刂亓铀俣萭9.80 m/s2，則動能增加量Ek_，重力勢能減少量Ep_(以上兩空保留三位有效數(shù)字)，由此得到的實驗結論是_7在用自由落體運動驗證機械能守恒定律時，某同學按照正確的操作得到如圖S66所示的紙帶，其中O是起始點，A、B、C是由頻率為50 Hz的打點計時器連續(xù)打下的3個點該同學用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中(單位cm)圖S66(1)這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_(填“OA”“OB”或“OC”)段，應記作_cm

6、.(2)甲同學用質(zhì)量為1 kg的重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒定律，已知當?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作為B點處的瞬時速度，則OB段重錘重力勢能的減少量為_，而動能的增加量為_(以上兩空保留三位有效數(shù)字)這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量_動能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)(3)乙同學根據(jù)同一條紙帶的同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，將打點計時器打下的第一個點O記為第1個點，圖中的B是打點計時器打下的第9個點因此他用vBgt計算B點的瞬時速度，得到動能的增加量，這樣驗證時的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量_動能的增加量(填“大于”

7、“小于”或“等于”)，原因是_(4)丙同學根據(jù)同一條紙帶上測量出的數(shù)據(jù)，算出A、B之間的距離以及B、C之間的距離，利用公式a算出紙帶下落時的重力加速度a，并把這個加速度當做當?shù)氐闹亓铀俣扔嬎愠鲋亓菽艿臏p少量；同時用AC段的平均速度作為B點的瞬時速度從而算出動能的增加量，這樣驗證時的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量_動能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_8xx江西名校聯(lián)考“驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用如圖S67所示的甲或乙方案來進行(1)兩種方案中，較理想的是_(填“甲”或“乙”)方案；圖S67(2)圖S68是實驗中得到的一條紙帶，圖中所標的數(shù)據(jù)是相鄰兩個計數(shù)點間的距離，

8、已知每相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔T0.1 s，則B點對應物體的速度vB_m/s，D點對應物體的速度vD_m/s；(3)經(jīng)分析該紙帶是采用_(填“甲”或“乙”)實驗方案得到的圖S689xx無為聯(lián)考(1)關于利用自由落體運動驗證機械能守恒定律實驗的敘述中，正確的有()A打點計時器安裝時要使兩個限孔位于同一豎直線上并安裝穩(wěn)定，以減小紙帶下落過程中的阻力B需用天平測出重錘的質(zhì)量C打點計時器用四節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組作為電源D用手托著重錘，先閉合打點計時器的電源開關，然后釋放重錘E打出的紙帶中，只要點跡清晰，就可以運用公式mghmv2驗證機械能是否守恒F驗證機械能是否守恒必須先確定重力勢能的參考平面

9、(2)驗證機械能是否守恒時，實驗中計算某一點的速度時，甲同學用vgt來計算，乙同學用vn來計算其中_同學的計算方法更符合實驗要求重力加速度g的數(shù)值，甲同學用9.8 m/s2代入，乙同學用通過對紙帶分析計算出重錘下落的實際加速度代入，丙同學用當?shù)氐膶嶋H重力加速度代入，其中_同學的做法是正確的(3)甲同學實驗計算結果時發(fā)現(xiàn)重物重力勢能的減少量Ep略大于動能的增加量Ek，乙同學發(fā)現(xiàn)EpEk，實驗過程中肯定存在錯誤的是_同學本實驗中引起誤差的主要原因是_.實驗(六)1. A解析 重物下落需克服阻力做功，因此機械能不守恒，重物減少的重力勢能一部分轉化為動能，另一部分用于克服摩擦力做功而轉化為內(nèi)能，故減小

10、的重力勢能大于增加的動能選項A正確2C解析 承認物體下落的實際加速度為g，即承認了機械能守恒，故不能采用公式vgt計算打N點時紙帶下落的速度，N點的速度為sn和sn1段的平均速度，即vN；或者用vN表示N點的速度，故只有C項正確3. D解析 紙帶過短，長度測量的相對誤差較大，選項A錯誤；由mv2mgh知，只需驗證v2gh即可，不必測量重錘質(zhì)量，選項B錯誤；對C選項中的紙帶，可選點跡清晰、距離合適的任兩點M、N，通過計算Ekmvmv與mghMN比較，實驗誤差不一定大，選項C錯誤；自由落體運動加速度較大，除去1、2兩點，其他相鄰兩點間的距離均大于或遠大于2 mm，用毫米刻度尺測量完全可以，不必選取

11、計數(shù)點，選項D正確40.270.26解析 重物減少的重力勢能Epmg(s0s1)0.27 J，打C點時重物的速度vC2.28 m/s，動能Ekmv0.26 J.5(1)3.695(2)滑塊的質(zhì)量M滑塊由靜止運動到光電門的位移s(3)mgs解析 (1)d3.5 mm19.50.01 mm3.695 mm；(2)驗證鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒，計算減少的重力勢能時需用到滑塊由靜止運動到光電門的位移s，計算增加的動能時需用到滑塊的質(zhì)量M；(3)滑塊經(jīng)過光電門時的速度v，上述過程中滑塊和鉤碼系統(tǒng)增加的動能Ek(Mm)v2，減少的重力勢能Ep mgs.如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)EpEk，即mgs，則

12、驗證了機械能守恒定律6(1) s(2)0.473 J0.490 J在誤差允許范圍內(nèi)，滑塊下滑過程中機械能守恒解析 (1)由于擋光板寬度d3.0 cm很小，而滑塊通過光電門的時間極短，故可以認為滑塊通過兩光電門時的平均速度就等于通過G1和G2兩位置的瞬時速度，即v1，v2；由導軌的傾角sin，可得hssins.(2)v10.60 m/s，v21.50 m/s，高度差hs0.50 m0.10 m動能增加量Ekm(vv)0.473 J，重力勢能減少量Epmgh0.490 J；實驗結論為：在誤差允許范圍內(nèi)，滑塊下滑過程中機械能守恒7(1)OC15.70(2)1.22 J1.20 J大于(3)小于略(4

13、)等于略解析 (1)按照有效數(shù)字要估讀一位的要求，OC段的讀數(shù)應為15.70 cm；(2)重錘重力勢能的減少量EpmghOB1.22 J，動能的增加量Ekmv1.20 J，從計算結果可以看出重力勢能的減少量大于動能的增加量，因為有一部分機械能轉化為內(nèi)能了；(3)由于重錘下落過程中受到阻力，打下B點時重錘的速度小于根據(jù)vgt計算出來的速度，故系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量小于動能的增加量；(4)下落時的重力加速度a是按實際運動計算的，v也是按照實際的運動規(guī)律計算的，只要紙帶做勻加速直線運動，mahmv2總成立8(1)甲(2)0.951.91(3)乙解析 (1)物體只受重力作用或阻力可忽略不計時，

14、物體的機械能守恒，乙圖方案中物體受到的阻力比較大，所以方案甲比較理想；(2)vB m/s0.95 m/s，vD m/s1.91 m/s；(3)根據(jù)紙帶求出物體的加速度a4.8 m/s2，該加速度遠小于重力加速度，顯然是由乙方案得到的9(1)AD(2)乙 丙(3)乙 重錘下落過程中存在著阻力作用 解析 (1)本實驗要驗證重物下落過程減少的重力勢能與增加的動能相等，由實驗原理可知不需用天平測出重錘的質(zhì)量，選項B錯誤；打點計時器的打點周期取決于交流電源的頻率，或者說必須使用交流電，不可用干電池代替，選項C錯誤；選取第一、二兩點間的距離接近2 mm且點跡清晰的紙帶進行測量，第一、二兩點間的距離接近2

15、mm說明打第一點時重物的瞬時速度為零紙帶處理方法有兩種：一種是選取第一點和與第一點距離較遠的另一點，可用mghmv2驗證機械能是否守恒；另一種是選擇紙帶點跡清晰的部分，測量任意兩個計數(shù)點之間的距離h，求出兩點對應位置重物的動能之差Ek，用mghEk驗證機械能是否守恒，選項E錯誤；本實驗要驗證的是重物重力勢能的減少量等于其動能的增加量，而重力勢能的減少量與重力勢能的參考平面的位置無關，故本實驗不需先確定重力勢能的參考平面，選項F錯誤(2)用vn計算瞬時速度符合實驗要求，因為如果確認重物下落的加速度為重力加速度g，即確認重物做自由落體運動，自由落體運動過程中機械能當然守恒這是錯誤，不是誤差，所以乙同學的方法更符合實驗要求；重力加速度g的數(shù)值應該取當?shù)氐膶嶋H重力加速度，所以丙同學的做法是正確的(3)重物在下落過程中受到摩擦阻力和空氣阻力，極少部分重力勢能轉化為系統(tǒng)的內(nèi)能，所以重力勢能的減少量Ep略大于動能的增加量Ek，故實驗過程中肯定存在錯誤的是乙同學本實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過程中存在著阻力作用