第六章　第7練　實(shí)驗(yàn)七：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律-2025高中物理大一輪復(fù)習(xí)

1.(2024·遼寧沈陽市第二十中學(xué)模擬)在“利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的________。A．動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量B．速度變化量和勢(shì)能變化量C．速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、刻度尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的器材是________。A．交流電源B．天平(含砝碼)(3)某同學(xué)選用一質(zhì)量為m＝0.4kg的重物，按照正確的操作選得紙帶如圖所示，其中O是起始點(diǎn)，量得連續(xù)五個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C、D、E到O點(diǎn)的距離，打點(diǎn)頻率為50Hz，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間＝9.8m/s2，則打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度大小是__________m/s，O點(diǎn)到C點(diǎn)的這段時(shí)間內(nèi)重物重力勢(shì)能的減少量為__________J。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(4)該同學(xué)用兩個(gè)質(zhì)量分別為m1、m2的重物P和Q分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，多次記錄下落高度h和相應(yīng)的速度大小v，作出的v2－h(huán)圖像如圖所示。對(duì)比圖像分析正確的是__________。A．阻力可能為零 B．阻力不可能為零C．m1可能等于m2 D．m1小于m22．(2021·海南卷·15)為了驗(yàn)證物體沿光滑斜面下滑的過程中機(jī)械能守恒，某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置(包括導(dǎo)軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計(jì))進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。此外可使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：天平、游標(biāo)卡尺、刻度尺。(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)步驟，其中不必要的步驟是________；①在導(dǎo)軌上選擇兩個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢肁、B安裝光電門Ⅰ、Ⅱ，并連接數(shù)字毫秒計(jì)；②用天平測(cè)量滑塊和遮光條的總質(zhì)量m；③用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d；④通過導(dǎo)軌上的標(biāo)尺測(cè)出A、B之間的距離l；⑤調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌的傾斜狀態(tài)；⑥將滑塊從光電門Ⅰ左側(cè)某處，由靜止開始釋放，從數(shù)字毫秒計(jì)讀出滑塊通過光電門Ⅰ、Ⅱ的時(shí)間Δt1、Δt2；⑦用刻度尺分別測(cè)量A、B點(diǎn)到水平桌面的高度h1、h2；⑧改變氣墊導(dǎo)軌傾斜程度，重復(fù)步驟⑤⑥⑦，完成多次測(cè)量。(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d時(shí)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖所示，則d＝________mm；某次實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得Δt1＝11.60ms，則滑塊通過光電門Ⅰ的瞬時(shí)速度v1＝________m/s(保留3位有效數(shù)字)；(3)在誤差允許范圍內(nèi)，若h1－h(huán)2＝________(用上述必要的實(shí)驗(yàn)步驟直接測(cè)量的物理量符號(hào)表示，已知重力加速度為g)，則認(rèn)為滑塊下滑過程中機(jī)械能守恒；(4)寫出兩點(diǎn)產(chǎn)生誤差的主要原因：__________________________________________________________________________________________________________________。3．(2022·河北卷·11)某實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。彈簧的勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，鉤碼的質(zhì)量為m。已知彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為E＝eq\f(1,2)kx2，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間。(1)在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測(cè)得此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源。從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為T(在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn))。從打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為____________________，鉤碼的動(dòng)能增加量為______________________，鉤碼的重力勢(shì)能增加量為________________。(2)利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到彈簧彈性勢(shì)能減少量、鉤碼的機(jī)械能增加量分別與鉤碼上升高度h的關(guān)系，如圖丙所示。由圖丙可知，隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是________________________________________________________。4．(2023·廣東省模擬)如圖甲所示的裝置叫作阿特伍德機(jī)，是數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，用來研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。某同學(xué)對(duì)該裝置加以改進(jìn)后用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，如圖乙所示。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)進(jìn)行了如下操作：①將質(zhì)量均為M的重物A、B用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止?fàn)顟B(tài)(擋光片質(zhì)量不計(jì))。測(cè)量出________________________(選填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h。②在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C(未畫出)，讓系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)，光電門記錄擋光片擋光的時(shí)間為Δt。③用螺旋測(cè)微器測(cè)量擋光片的寬度d，示數(shù)如圖丙所示，擋光片的寬度d＝________mm。計(jì)算有關(guān)物理量，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為____________________(用物理量的符號(hào)表示，已知重力加速度為g)。(3)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因有___________________________________________________________________________________________________________________(寫一條即可)。5．(2023·河北衡水市二模)某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。調(diào)節(jié)木板的傾角，使小車在未懸掛砝碼盤時(shí)能拖著紙帶沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，之后將小車固定在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，在動(dòng)滑輪上懸掛砝碼盤和砝碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源并釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖乙所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率f＝50Hz，釋放小車的瞬間打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)記為“0”，之后的點(diǎn)依次記為“1”“2”“3”…，“0”與“120”兩點(diǎn)間的距離記為L(zhǎng)，“119”與“121”兩點(diǎn)間的距離記為Δx，兩滑輪、細(xì)繩及紙帶的質(zhì)量均不計(jì)，回答下列問題：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打記為“120”的點(diǎn)時(shí)小車的速度大小v120＝____________。(2)砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間，若mgL＝_____________