2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析 实验七　验证机械能守恒定律.DOCXVIP

2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析

实验七验证机械能守恒定律

实验装置图

操作要领

注意事项

(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。

(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。

(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带，让重物下落。

(4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝eq\f(hn＋1－hn－1,2T)，不能用vn＝eq\r(2ghn)或vn＝gt来计算。

1.安装器材：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连。

2.打纸带

用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3～5条)。

3.选纸带：分两种情况说明

(1)若选第1点O到下落到某一点的过程，即用mgh＝eq\f(1,2)mv2来验证，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离接近2mm的纸带(电源频率为50Hz)。

(2)用eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＝mghAB验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点即可。

数据处理

方案一：利用起始点和第n点计算

代入mghn和eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)，如果在实验误差允许的范围内，mghn和eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)相等，则验证了机械能守恒定律。

方案二：任取两点计算

(1)任取两点A、B，测出hAB，算出mghAB。

(2)算出eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)的值。

(3)在实验误差允许的范围内，若mghAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，则验证了机械能守恒定律。

方案三：图像法

从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以eq\f(1,2)v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出eq\f(1,2)v2－h图像。若在误差允许的范围内，图像是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律

考点一教材原型实验

例1(2021·浙江6月选考，17)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。

(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是______________________________________________________________________

______________________________________________________________________。

(2)已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度g＝9.80m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝________J、C点的动能EkC＝________J(计算结果均保留3位有效数字)。

(3)比较EkC与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是________。

A.工作电压偏高

B.存在空气阻力和摩擦力

C.接通电源前释放了纸带

答案(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释)

(2)0.547(0.542～0.550都对)

0.588(0.570～0.590都对)(3)C

解析(1)在验证机械能守恒定律实验时，重物所受阻力相对其重力越小越好，因此密度大的重物，阻力与重力之比更小。

(2)由图2可知O、C之间的距离为xOC＝27.90cm，因此重物重力势能变化量的绝对值为|ΔEp|＝mgxOC＝0.2×9.8×0.2790J＝0.547J；匀变速直线运动某段时间中点的速度等于这段时间的平均速度，则vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(0.3300－0.2330,2×0.02)m/s＝2.425m/s，因此C点的动能为EkC＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＝eq\f(1,2)×0.2×2.4252J＝0.588J。

(3)工作电压偏高不会影响实验的结果，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。

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