课时跟踪检测(三十三)　实验：验证机械能守恒定律.DOCVIP

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课时跟踪检测(三十三)实验：验证机械能守恒定律

1．(2024·西安高三检测)某同学利用智能手机的连拍功能拍摄了竖直上抛小球的上升过程中的多张照片，以验证机械能守恒定律。如图甲所示为照片经处理后的实际距离。已知手机每秒拍摄20张照片，小球质量m＝1.00kg，g取9.8m/s2。

(1)小球从B到E的过程中，重力势能增加量ΔEp＝______J；小球经过E点时的速度vE＝______m/s。(结果保留3位有效数字)

(2)以各点的动能Ek为纵轴，相对A点上升的高度h为横轴，作出Ek-h图像如图乙所示，求得该图像斜率的绝对值为10.6J/m。若小球运动中所受阻力可视为恒力，则阻力的大小为________N。

2.小明同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。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v＝eq\f(d,t)作为钢球经过A点时的速度。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点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒。

(1)用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离。

A．钢球在A点时的顶端

B．钢球在A点时的球心

C．钢球在A点时的底端

(2)用ΔEk＝eq\f(1,2)mv2计算钢球动能变化的大小。利用游标卡尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为________mm。某次测量中，计时器的示数为0.002s，则钢球的速度为v＝________m/s。(计算结果保留三位有效数字)

(3)下表为该同学的实验结果：

ΔEp/(×10－2J)

4.892

9.786

14.69

19.59

29.38

ΔEk/(×10－2J)

5.04

10.1

15.1

20.0

29.8

他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由：____________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

3．(2024年1月·河南高考适应性演练)某同学用如图(a)所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一条痕迹(时间间隔为T)。如图(b)，在钢柱上从痕迹O开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E，测得它们到痕迹O的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g。

(1)若电动机的转速为3000r/min，则T＝______s。

(2)实验操作时，应该________。(填正确答案标号)

A．先打开电源使电动机转动，后烧断细线使钢柱自由下落

B．先烧断细线使钢柱自由下落，后打开电源使电动机转动

(3)画出痕迹D时，钢柱下落的速度vD＝________。(用题中所给物理量的字母表示)

(4)设各条痕迹到O的距离为h，对应钢柱的下落速度为v，画出v2-h图像，发现图线接近一条倾斜的直线，若该直线的斜率近似等于________，则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。

4．(2024·哈尔滨高三调研)小华同学利用图甲所示实验装置来验证机械能守恒定律。所用器材包括：装有声音传感器的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验操作步骤如下：

a．将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差h＝76.00cm

b．将质量为m的铁球放在钢尺末端，保持静止状态

c．将手机位于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”(声音传感器)项目

d．迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落

e．传感器记录声音振幅随时间的变化曲线

(1)声音振幅随时间的变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应敲击钢尺和铁球落地的时刻，则铁球下落的时间间隔t＝________s。

(2)若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：mgh＝________(用m、h、t表示)。

(3)若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果________(选填“有”或“没有”)影响。

(4)小明同学认为应将手机放在钢尺与地板间的中点附近测量时间。你