2023屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)6驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課后提能演練

實(shí)驗(yàn)6驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1．利用如下圖裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測量方案，正確的選項(xiàng)是()A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v＝gt計(jì)算出瞬時速度vB．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v＝eq\r(2gh)計(jì)算出瞬時速度vC．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h＝eq\f(v2,2g)計(jì)算出高度hD．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時速度v【答案】D2．如圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．答復(fù)以下問題：(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有________．(填入正確選項(xiàng)前的字母)A．米尺 B．秒表C．0～12V的直流電源 D．0～12V的交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_________________________________________；______________________________________________________(寫出兩個原因)．【答案】(1)AD(2)見解析【解析】(1)需要米尺來測量紙帶上的點(diǎn)之間的距離，電磁打點(diǎn)計(jì)時器需用交流電源，應(yīng)選項(xiàng)A、D正確．(2)①紙帶與電磁打點(diǎn)計(jì)時器之間存在摩擦力；②測量兩點(diǎn)之間距離時的讀數(shù)有誤差；③計(jì)算勢能變化時，選取的兩點(diǎn)距離過近；④交流電源頻率不穩(wěn)定．(選取兩個原因即可)3．(2023屆九江模擬)圖甲是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住，輕繩另一端固定．將輕繩拉至水平后由靜止釋放．在最低點(diǎn)附近放置一組光電門，測出小圓柱運(yùn)動到最低點(diǎn)的擋光時間Δt，再用游標(biāo)卡尺測出小圓柱的直徑d，如圖乙所示，重力加速度為g.那么：甲乙(1)小圓柱的直徑d＝________cm.(2)測出懸點(diǎn)到圓柱重心的距離l，假設(shè)等式gl＝________成立，說明小圓柱下擺過程機(jī)械能守恒．(3)假設(shè)在懸點(diǎn)O安裝一個拉力傳感器，測出繩子上的拉力F，那么要驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式，還需要測量的物理量是________________(用文字和字母表示)，假設(shè)等式F＝________成立，那么可驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式．【答案】(1)1.02(2)eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2(3)小圓柱的質(zhì)量mmg＋meq\f(d2,lΔt2)【解析】(1)小圓柱的直徑d＝10mm＋2×0.1mm＝10.2mm＝1.02cm.(2)根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgl＝eq\f(1,2)mv2，所以只需驗(yàn)證gl＝eq\f(1,2)v2＝eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2，就說明小圓柱下擺過程中機(jī)械能守恒．(3)假設(shè)測量出小圓柱的質(zhì)量m，那么在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得F－mg＝meq\f(v2,l)，假設(shè)等式F＝mg＋meq\f(d2,lΔt2)成立，那么可驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式．4．登上月球的宇航員利用頻閃儀(頻率為每秒20次)給自由落體的小球所拍的頻閃照片如下圖(圖上所標(biāo)數(shù)據(jù)為小球到達(dá)各位置時總的下落高度)，那么：(1)月球外表重力加速度為________m/s2.(保存2位有效數(shù)字)(2)月球外表沒有空氣，因此做能量守恒實(shí)驗(yàn)具有更好的條件．假設(shè)月球外表重力加速度為上述計(jì)算值，小球的質(zhì)量為m，那么小球從O點(diǎn)由靜止開始下落到E處增加的動能的表達(dá)式為________(距離用OA，AB，BC等字母表示，頻閃時間間隔為T)．從O點(diǎn)開始下落到E點(diǎn)的過程中減少的勢能表達(dá)式為________(月球外表重力加速度用g月表示)，由照片上的數(shù)據(jù)可以計(jì)算并判斷出小球下落過程中機(jī)械能________(填“守恒〞或“不守恒〞)．【答案】(1)1.6(2)ΔEk＝eq\f(1,8)meq\f(DF2,T2)ΔEp＝mg月·OE守恒【解析】(1)根據(jù)逐差法可得，小球的加速度為a＝eq\f(OF－OD－OD,9T2)代入數(shù)據(jù)解得：a＝1.6m/s2.(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律，可知E點(diǎn)速度為vE＝eq\f(DF,2T)，那么小球從O點(diǎn)由靜止開始下落到E處增加的動能的表達(dá)式為ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,E)＝eq\f(1,8)meq\f(DF2,T2).減少的勢能等于重力所做的功，因此有ΔEp＝mg月·OE，代入數(shù)據(jù)計(jì)算可知ΔEk＝ΔEp，由此可知動能增加量和重力勢能減少量相等，因此機(jī)械能守恒．5．(2023屆徐州模擬)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光條的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的小球相連；遮光條兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測量遮光條經(jīng)過光電門時的擋光時間t，用d表示A點(diǎn)到光電門B處的距離，b表示遮光條的寬度，將遮光條通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點(diǎn)時的瞬時速度．實(shí)驗(yàn)時滑塊在A處由靜止開始運(yùn)動．甲乙丙(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度b，結(jié)果如圖乙所示，由此讀出b＝________mm；(2)滑塊通過B點(diǎn)的瞬時速度可表示為________；(3)某次實(shí)驗(yàn)測得傾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑塊從A處到達(dá)B處時，m和M組成的系統(tǒng)動能增加量可表示為ΔEk＝________，系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為ΔEp＝________，在誤差允許的范圍內(nèi)，假設(shè)ΔEk＝ΔEp，那么可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒；(4)在上次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)改變A，B間的距離，作出的v2－d圖象如圖丙所示，并測得M＝m，那么重力加速度g＝________m/s2.【答案】(1)3.75(2)eq\f(b,t)(3)eq\f(m＋Mb2,2t2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m－\f(M,2)))gd(4)9.6【解析】(1)b＝3mm＋0.05mm×15＝3.75mm.(2)滑塊通過B點(diǎn)的瞬時速度v＝eq\f(b,t).(3)ΔEk＝eq\f(1,2)(m＋M)v2＝eq\f(m＋Mb2,2t2)ΔEp＝mgd－Mgdsin30°＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m－\f(M,2