高考物理专题实验-验证机械能守恒定律练习.docx
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1、专题43实验:验证机械能守恒定律1要明确“谁”在“哪个过程”中机械能守恒,列出守恒方程,明确要测量的物理量.2.实验时尽量减小各种阻力的影响,以满足机械能守恒的条件1(2020百校联盟尖子生联考)某同学用如图1甲所示装置做验证机械能守恒定律的实验所用打点计时器为电火花计时器甲乙图1(1)实验室除了提供图甲中的器材,还备有下列器材可供选择:A220 V交流电源B天平C秒表D导线 E墨粉纸盘其中不必要的器材是_ (填对应的字母),缺少的器材是_(2)对于实验要点,下列说法正确的是_A应选用体积较小且质量较小的重锤B安装器材时必须保证打点计时器竖直,以便减少限位孔与纸带间的摩擦C重锤下落过程中,应用
2、手提着纸带,保持纸带始终竖直D根据打出的纸带,用xgT2求出重力加速度再验证机械能守恒(3)该同学选取了一条纸带,取点迹清晰的一段如图乙所示,将打出的计时点分别标号为1、2、3、4、5、6,计时点1、3,2、5和4、6之间的距离分别为x1、x2、x3.已知当地的重力加速度为g,使用的交流电频率为f,则从打计时点2到打计时点5的过程中,为了验证机械能守恒定律,需检验的表达式为_(4)由于阻力的作用,使测得的重锤重力势能的减小量总是大于重锤动能的增加量若重锤的质量为m,根据(3)中纸带所测数据可求得该实验中存在的平均阻力大小F_(结果用m、g、f、x1、x2、x3表示)答案(1)BC刻度尺(2)B
3、(3)gx2(xx)(4)mg(xx)解析 (1) 本实验的实验目的是验证mghmv2的正确性,因此可以不测量物体的质量,即可不用天平打点计时器应接220 V的交流电源,打点计时器用来记录物体的运动时间,秒表不必要,不必要的器材为BC,还缺少的器材是处理纸带时用到的刻度尺(2)应选用体积较小且质量较大的重锤,以减小阻力带来的误差,选项A错误;由于纸带和打点计时器之间存在阻力,因此为了减小摩擦力所做的功,应使限位孔竖直,选项B正确;让重锤拖着纸带做自由落体运动,选项C错误;重力加速度应取当地的自由落体加速度,而不能用hgT2去求,选项D错误(3)打计时点2时的速度v213,打计时点5时的速度v5
4、46则要验证的机械能守恒的表达式为:gx2(xx)(4) 根据动能定理有:(mgF)x2mvmv解得:平均阻力Fmg(xx)2(2020安徽十校联盟检测)某实验小组用如图2所示的装置,做验证机械能守恒定律的实验当地重力加速度为g:图2(1)电磁铁通过铁夹固定在铁架台上,给电磁铁通电,小球被吸在电磁铁下方(光电门的正上方)电磁铁断电,小球由静止释放,测得小球通过光电门所用时间为t,测得小球直径为d,电磁铁下表面到光电门的距离为h(hd),根据测得数值,得到表达式_(用已知和测得的物理量表示)在误差允许的范围内成立,则机械能守恒定律得到验证;(2)若保持电磁铁位置不变,改变光电门的位置,重复上述实
5、验,得到多组h及小球通过光电门的时间t,为了能通过图象直观地得到实验结果,需要作出h_(填“t”“t2”“”或“”)图象,当图象是一条过原点的倾斜直线时,且在误差允许的范围内,斜率等于_(用已知和测得的物理量表示),则机械能守恒定律得到验证;(3)下列措施可以减小实验误差的是_A选用直径较小,质量较大的小球B选用直径较大,质量较大的小球C电磁铁下表面到光电门的距离适当大些D尽量让小球球心通过光电门答案 (1)gh2(2)(3)ACD解析(1) 由机械能守恒有mghm2故要验证的表达式为gh2.(2)由gh2得h,即为了直观地得到实验结果,应作h图象,在误差允许的范围内图象的斜率为,则机械能守恒
6、定律得到验证(3)为了减少实验误差,应选用质量大、体积小的小球,选项A正确,选项B错误;电磁铁下表面到光电门的距离适当大些可以减小长度及速度测量的误差,尽量让小球球心通过光电门,减小因小球遮光长度不是直径引起的误差,选项C、D正确3.(2020天津市等级考)某同学为验证小球做自由落体运动时机械能守恒组装了如图3所示装置,并采用作出图象的方法得到结论图中O点为释放小球的初始位置,A、B、C、D各点固定有速度传感器,小球的初始位置和各传感器在同一竖直线上图3(1)已知当地的重力加速度为g,则要完成实验,需要测量的物理量是_A小球的质量mB小球下落到每一个速度传感器时的速度vC各速度传感器与O点之间
7、的竖直距离hD小球自O点下落到每一个速度传感器所用的时间t(2)他应作出_图象,由图象算出其斜率k,当k接近_时,可以认为小球在下落过程中机械能守恒(3)写出对减小本实验误差有益的一条建议_答案(1)BC(2)v2h2g(3)相邻速度传感器间的距离适当大些(或选用质量大、体积小的球做实验)解析 (1)小球做自由落体运动时,由机械能守恒定律得:mghmv2,即ghv2,故需要测量小球下落到每一个速度传感器时的速度v和高度h;不需要测量小球的质量m和下落时间t,故选B、C.(2)由(1)可得:v22gh,则应该作出v2h图象;当图象的斜率k接近2g时可以认为小球在下落过程中机械能守恒(3)为了减小
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