高考物理实验复习过关检测题17用现代方法验证机械能守恒定律.docx

高考物理实验复习过关检测题17用现代方法验证机械能守恒定律.docx

《高考物理实验复习过关检测题17用现代方法验证机械能守恒定律.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理实验复习过关检测题17用现代方法验证机械能守恒定律.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考物理实验复习过关检测题17用现代方法验证机械能守恒定律

2021年高考物理实验复习考点过关检测题

17用现代方法验证机械能守恒定律

1．某实验小组用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。

光电门1、光电门2固定在铁架台上，两光电门分别与数字计时器连接。

当地的重力加速度为g。

（1）实验前先用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图乙所示，则小球直径为d=______cm；

（2）让小球从光电门1正上方某位置由静止释放，小球通过光电门1和光电门2时，小球的挡光时间分别为t1、t2，则小球通过光电门1时的速度大小为v1=______（用物理量的符号表示）；要验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是______（写出物理量的名称和符号）；

（3）改变小球在光电门1上方释放的位置，重复实验多次，测得多组通过光电门1和光电门2的挡光时间t1、t2，作

-

图象，如果图象的斜率为______，图线与纵轴的交点为______（用题目中相关物理量符号表示），则机械能守恒定律得到验证。

2．某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。

（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）测得遮光条的宽度d＝0.50cm。

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Δt＝2.0×10－2s，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字母表示）。

（3）本实验通过比较________和________在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。

3．为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。

其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过Gl、G2光电门时，光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录。

滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为s，牵引砝码的质量为m。

回答下列问题：

（1）用上述装置在做“探究滑块的加速度与力的关系实验”中，若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是_____；

A．m1=5gB．m2=15gC．m3=40gD．m4=400g

（2）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：

______；（用△t1、△t2、D、S表示）

（3）某学习小组还想用此装置来“验证机械能守恒定律”，写出需要验证的表达式______（用题目所给的字母符号表示）

4．某同学利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。

将宽度为d的挡光片水平固定在物体A上，将物体A、B同时由静止释放，释放时挡光片上端与光电门之间的高度差为h，让质量较大的物体B通过细线绕过轻质定滑轮带着A一起运动，挡光片通过光电门的时间为t，已知当地的重力加速度大小为g。

回答下列问题。

（1）该同学用游标卡尺测挡光片的宽度时，测量情况如图乙所示，则挡光片的宽度

_______

。

（2）由于没有天平，不能直接测出两物体的质量，该同学找来了一个质量为

的标准砝码和一根弹簧，将标准砝码、物体A（包括挡光片）和物体B分别静止悬挂在弹簧下端，用刻度尺测出弹簧的伸长量分别为

、

、

，则物体A的质量

__________。

（3）用挡光片通过光电门的平均速度表示挡光片上端到达光电门时的速度，若运动过程中物体A、B组成的系统机械能守恒，则应满足关系式

____________。

（用题中已测得或已知的物理量的字母表示）

5．某学校课外研究小组，利用光控实验板进行了“验证机械能守恒定律”实验，如图所示，光控实验板上有直轨道、滑块、两个光控门和配套的速度显示仪，工作时滑块每通过一次光控门，仪器上都能显示出通过的速度，滑块通过两个光控门，则两个速度值交替显示。

现在利用滑块下落高度确定重力势能减少量；通过初、末速度的测量确定动能的改变。

另配有器材：

多功能电源、连接导线、刻度尺、重垂线、铁架台。

实验步骤：

A．安装置：

将光控板竖直固定，连好电路

B．在上下两端合适位置调节好两光控门A、B的位置，并用刻度尺测出两者间距离d1

C．接通电源，释放滑块，读出滑块通过A、B时的速度示数v01、vt1

D．调节B的位置改变光控门的高度，测得d2、d3、…，读出对应的速度示数v02、vt2、v03、vt3，…

E．由ΔEp＝mgd写出重力势能减少量分别是ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3、…

F．由Ek＝

mv2算出各次动能的改变量ΔEk1、ΔEk2、ΔEk3、…

请分析回答：

（1）安装置时应注意什么？

_______________。

如何操作？

__________。

（2）该实验中难以避免的误差来源有：

a．_____________________；

b．__________________；

c．________________。

（3）因误差的存在，使每组测得的ΔEk总比ΔEp要________（填“略大一点”“略小一点”“相等”或“可能偏大也可能偏小”）。

（4）该实验是否需测出滑块质量？

________为什么？

__________。

6．如图所示，用气垫导轨来“验证机械能守恒定律”。

滑块上固定两个相同的遮光条A、B。

用不可伸长的细线一端连接滑块，另一端绕过固定在导轨右端的定滑轮及一个动滑轮（质量、大小均不计）连接在天花板上，动滑轮两侧细线竖直。

P为小桶（内有沙子）。

实验主要步骤如下：

（1）测出滑块（含遮光条）的质量M和小桶及沙子的质量m，测出遮光条的宽度d，按图所示正确连接器材；

（2）调整气垫导轨，使________；

（3）静止释放滑块，A、B先后经过光电门的遮光时间为t1、t2，则A通过光电门时的速率vA=________；

（4）为得到小桶P的下落距离，需要测量________，用字母a表示；

（5）如果系统机械能守恒，则表达式________成立。

7．某实验小组成员用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。

他们在气垫导轨的A位置安装了一个光电门，带有遮光条的滑块与钩码相连，实验时，每次滑块都从B位置由静止释放。

（1）关于实验中的要求，不需要的是_____________

A．滑块和遮光条的质量远大于钩码的质量

B．应使细线与气垫导轨平行

C．应该调节气垫导轨水平

D．位置A、B间的距离适当远些

（2）调节气垫导轨水平后，由静止释放滑块，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为t，测得滑块质量为M，钩码质量为m，A、B间的距离为L，遮光条宽度为d，在实验误差允许范围内，钩码减小的重力势能mgL与__________（用直接测量的物理量符号表示）相等，则机械能守恒。

（3）多次改变钩码的质量m，滑块每次在位置B由静止释放，记录每次遮光条通过光电门的时间t，作出

图像，如果作出的图像是一条直线，图像与纵轴的截距等于______，图像的斜率等于______，则机械能守恒定律同样得到验证。

8．用图（甲）所示的实验装置验证机械能守恒定律。

气垫导轨上A处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用跨过气垫导轨左端定滑轮的轻质细线与钩码相连，滑块每次都从同一位置由静止释放，释放时遮光条位于气垫导轨上B位置的正上方。

请回答下面问题：

（1）实验前先用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图（乙）所示，则d＝______mm。

（2）下列实验要求合理的是______（选填选项前对应的字母代号）

A．实验时应将气垫导轨调成水平

B．要使滑块（包括遮光条）的质量M远大于钩码的质量m

C．应使牵引滑块的细线与气垫导轨平行

D．使A、B两位置间的距离尽量小些

（3）本实验操作均正确规范，但通过对实验数据的分析后发现，钩码与滑块组成系统增加的总动能总是略小于钩码减小的重力势能，你认为出现这种现象原因是________________。

9．

（1）某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律，进行如下操作。

①用天平测定小钢球的质量为m=10.0g；

②用游标卡尺测出小钢球的直径为d=10.0mm；

③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为h=81.00cm；

④电磁铁先通电，让小钢球吸在下端；

⑤电磁铁断电，小钢球自由下落；

⑥在小钢球经过光电门的时间内，计时装置记下小钢球经过光电门所用时间为t=2.50×10-3s，由此可计算出小钢球经过光电门时的速度为____m/s；

⑦计算此过程中小钢球重力势能的减少量为_____J，小钢球动能的增加量为____J（g取10m/s2，结果保留2位有效数字）。

⑧可得到结论：

___________。

（2）另一同学用上述实验装置通过改变光电门的位置，用h表示小钢球到光电门时的下落距离，用v表示小钢球通过光电门的速度，根据实验数据作出了如图乙所示的v2-h图像，则当地的实际重力加速度为g=________m/s2。

10．某同学利用如图所示的气垫导轨装置“验证机械能守恒定律”，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连。

（1）某次实验测得光电门1、2间的距离L=145.00cm，遮光条的宽度d=6.20mm，滑块和遮光条的总质量M=180g，钩码质量m=20g，遮光条通过光电门1、2的时间t1=6.20×10-3s、t2=3.10×10-3s。

已知g=9.80m/s2，则滑块从光电门1运动到光电门2的过程中系统势能的减少量△Ep=______J，系统动能的增量△Ek=______J。

（计算结果均保留三位有效数字）

（2）实验后发现，系统增加的动能明显大于钩码减小的重力势能，原因是______。

11．某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。

将一钢球用细线系住悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。

在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。

在A的正下方固定一光电门。

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

作为钢球经过A点时的瞬时速度。

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点之间重力势能的变化大小

与动能的变化大小

，就能验证机械能是否守恒。

（1）用

计算钢球动能变化量的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为_________cm。

某次测量中，计时器的示数为0.0100s，则钢球经过A时的速度

_________m/s（保留三位有效数字）。

（2）下表为该实验小组的实验结果：

从表中发现△Ep与△Ek之间存在差异，可能造成该差异的原因是_________。

A．用

计算钢球重力势能的变化大小时，钢球下落高度

为测量释放时钢球球心到球在A点时底端之间的竖直距离

B．钢球下落过程中存在空气阻力

C．实验中所求速度是遮光条的速度，比钢球速度略大

12．图甲为在气垫导轨上验证机械能守恒定律的实验装置，将导轨调至水平，滑块装有宽度为d的遮光条，滑块包括遮光条总质量为M。

细绳下端挂钩码，钩码的质量为m。

静止释放滑块，在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门1和2各自的时间，可以计算出滑块通过光电门的速度v1和v2，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x，重力加速度为g。

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙，则d=_____cm。

（2）写出滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，验证机械能守恒定律的表达式__________（用题中给出的物理量表示）。

（3）下列不必要的实验要求是________（请填写选项前对应的字母）。

A．滑块必须在同一个位置静止释放

B．应使滑块的质量远大于钩码的质量

C．已知当地重力加速度

D．应使细线与气垫导轨平行

（4）增加绳子下端钩码码的个数，作出

图象，如图丙所示，其斜率为k=_____（用题中给出的物理量表示）。

13．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。

（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）如图乙所示，用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∆t=1.2×10-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为_____m/s（保留两位有效数字）。

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字母表示）。

（3）本实验通过比较______和____在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理晕符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。

14．现要通过实验验证机械能守恒定律。

实验装置如图所示：

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，可以测试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，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：

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，

与s的关系式为

__________。

15．某同学利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律，图中A、B为两个光电门。

（1）该同学首先利用20分度的游标卡尺测量小球的直径d，测量结果如图乙所示，则d＝________cm；

（2）让小球从光电门A上方某一高度处自由下落，计时装置测出小球通过光电门A、B的挡光时间tA、tB，已知当地的重力加速度为g，用刻度尺测量出光电门A、B间的距离h，则只需比较________与________是否相等就可以验证小球下落过程中机械能是否守恒；（用题目中涉及的物理量符号来表示）

（3）该同学的实验操作均正确，经过多次测量发现，

（2）中需要验证的两个数值总是存在一定的误差，产生这种误差的主要原因是__________________。

参考答案

1．0.3290（0.3290～0.3292均可得分）

两个光电门的高度差h1

2．见解析0.25滑块的质量M滑块到光电门的距离LmgL

3．D

4．2.4

5．确保滑块轨道竖直使轨道与重垂线平行轨道摩擦和空气阻力光控门间距的测量光控门对速度的测量不完全是瞬时速度略小一点不需要由机械能守恒定律可知

，方程两边都有共同的m。

6．气垫导轨水平，或答：

轻推滑块（不带重物时）是否能匀速运动

两遮光条之间的距离

7．A

8．2.25AC滑块和钩码在运动过程中会受到空气阻力作用

9．48.1×10-28.0×10-2在误差允许范围内，小钢球自由下落过程中机械能守恒9.7

10．0.2840.300气垫导轨右端偏高，滑块的重力势能减小

11．1.501.50C

12．0.660

AB

13．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（或轻推滑块，滑块基本能做匀速直线运动）0.520.43滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s滑块的质量Mmgs

（m+M）

14．

15．0.885gh

小球下落过程中受到空气阻力的影响