2017届高考物理必威体育精装版模拟题精选训练（力学实验）专题06验证机械能守恒定律（含解析）.docVIP

专题06 验证机械能守恒定律 1．（6分）在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验．此方案验证机械能守恒定律方便快捷． （1）用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d=　　　　； （2）为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象　　　　 A．图象 B．图象 C．图象 D．图象 （3）经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度h后，两者的差值会　　　　（填“增大”、“缩小”或“不变”）． 2．图示为用落体法验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平、米尺和低压交流电源． （1）若打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，则打点计时器每隔　 　s打一个点． （2）本实验误差产生的原因主要有　　（写出一个原因即可）． 答案：①AD； ②纸带和重物受到的摩擦力阻力和空气阻力的作用． （1）用游标卡尺测出遮光片的宽度b，结果如图乙所示，由此读出b= mm. （2）某次实验测得倾角θ=30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek ，系统的重力势能减少量可表示为△Ep 。在误差允许的范围内，若△Ek=△Ep，则可认为系统的机械能守恒。 【命题意图】 本题考查利用气垫导轨验证机械能守恒定律实验和游标卡尺读法等知识点。 【参考答案】（6分） （1） 3.85mm （2） 4．图（1）为“验证机械能守恒”的实验装置，图（2）为实验中所打出的一条纸带，试回答下列问题： （1）关于实验中的操作或结论正确的是　　 A．若为电磁打点计时器，则电源用220V、50Hz的交流电源 B．应先通电打点，后松开纸带 C．重锤只要选用体积很小的就行 D．本实验中重物重力势能的减少量一定小于动能的增加量 （2）若实验中所用重物的质量m=1.0Kg，打点时间间隔为0.02s，打出的纸带如图（2）所示，O为起始点，A、B、C为相邻的点，测得OA=0.78cm、OB=1.79cm、OC=3.14cm，查得当地的重力加速度g=9.80m/s2，则重物在B点时的动能EKB=　　 J（保留三位有效数字），大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是　　． （3）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2﹣h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确　　． （2）0. 174，由于阻力的影响，（3）不正确． （2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出动能的增加量．根据能量守恒分析重力势能减小量大于动能增加量的原因．B点的速度m/s=0.59m/s，则B点的动能=≈0.174J，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是阻力的影响，使得部分重力势能转化为内能． （3）如果v2﹣h图象为直线，仅表示合力恒定，与机械能是否守恒无关．该同学的判断依据不正确．在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh﹣fh=，可得，则此时v2﹣h图象就是过原点的一条直线．所以要想通过v2﹣h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g． ．某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验． A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连．A、C间由轻绳相连．在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连．当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度．整个实验中个弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g．实验操作如下： （1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零．现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v． （2）在实验中保持A、B质量不变，改变C的质量M，多次重复第（1）步． ①该实验中，M和m大小关系必须满足M　大于　m（选题“小于”、“等于”或“大于”）． ②为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应　相同　（选填“相同”或“不同”）． ③根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出　　（选填“v2﹣M”、“v2﹣”或“v2﹣”）图线． ④根