2020年高考物理(人教版)一轮复习知识点同步练习卷：验证机械能守恒定律

验证机械能守恒定律

实验题(共10大题，每题11分，共110分。)

1．如图，气垫导轨上滑块的质量为M，钩码的质量为m，遮光条宽度为d，两光电门间的距离为L，气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间为△t1和△t2。当地的重力加速度为g。

气垫导轨 光电门2

光电门1 遮光条 滑块 连气源 钩码

⑴用上述装置测量滑块加速度的表达式为 （用已知量表示）；

⑵用上述装置探究滑块加速度a与质量M及拉力F的关系，要使绳中拉力近似等于钩码的重力，则m与M之间的关系应满足 ；

⑶用上述装置探究系统在运动中的机械能关系，滑块从光电门1运动到光电门2的过程中满足关系式 时（用已知量表示），系统机械能守恒。若测量过程中发现系统动能增量总是大于钩码重力势能的减少量，可能的原因是 。

1d2d2d211【答案】⑴a?(2?2) ；⑵M>>m ；⑶mgL?(M?m)(2?2)； 导轨不

2L?t2?t12?t2?t1水平，右端高

2．某同学利用“验证机械能守恒定律”的实验装置测定当地重力加速度。

(1)接通电源释放重物时，装置如图甲所示，该同学操作中存在明显不当的一处是 ； (2)该同学经正确操作后得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点A、B、C、D、E、F为计数点，测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为：h1、h2、h3、h4、h5。若电源的频率为f，则打E点时重物速度的表达式vE= ；[来源:Z+xx+k.Com]

(3)分析计算出各计数点对应的速度值，并画出速度的二次方(v2)与距离(h)的关系图线，如图丙所示，则测得的重力加速度大小为 m/s2。(保留3位有效数字)

【答案】（1）释放时重物离打点计时器太远；（2）vE?(h5-h3)f ；（3） 9.60； 23．某实验小组用图甲所示装置研究系统在金属轨道上运动过程中机械能是否守恒：将一端带有滑轮的长金属轨道水平放置，重物通过细绳水平牵引小车沿轨道运动，利用打点计时器

A

1

和纸带记录小车的运动．

细绳 小车

纸带 重物 电火花 计时器 甲 O 40.00 1 44.10 48.40 52.90 乙 2 3 4 单位：cm 5 57.60 （1）本实验中小车质量 ▲ （填“需要”、“不需要”）远大于重物质量；

（2）将小车靠近打点计时器，将穿好的纸带拉直，接通电源，释放小车. 图乙是打出的一条清晰纸带， O点是打下的第一个点，1、2、3、4、5是连续的计数点，O点和计数点1之间还有多个点（图中未画出），相邻计数点间的时间间隔为0.02s．在打计数点4时小车的速度v= ▲ m/s（保留三位有效数字）．若已知重物的质量为m，小车的质量为M,则从点O到点4的过程中，系统减少的重力势能为 ▲ ，增加的动能为 ▲ （ g取9.8m/s2，数字保留两位小数）.

【答案】(1)不需要 （2）2.30, 5.18m，2.65（M+m）[来源:学科网]

4．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么：

（1）根据图上所得的数据，应取图中O点到 点来验证机械能守恒定律； （2）从O点到（1）问中所取的点，重物重力势能的减少量△Ep= J，动能增加量

△Ek= J（结果取三位有效数字）．

2

（3）若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出相关各点的速度υ及物体下

v2落的高度h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图中的

2【答案】（1）B （2）1.88 1.84 （3）A

5．在用“打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中，质量为m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落，打点计时器在纸带上打下一系列点，如图所示，相邻计数点间的时间间隔为0.04s，P为纸带运动的起点，从P点到打下B点的过程中重力势能的减少量?EP?_____________J，在此过程中物体的动能增量?Ek?_____________J，（g?9.8m/s2，答案表刘三位有效数

v2字）。用v表示各计数点的速度，h表示各计数点到P点的距离，以为纵轴，以h为横

2v2

轴，根据实验数据绘出?h的图线，该图线的斜率表示某个物理量的数值时，说明重物

2

下落过程中的机械能守恒，该物理量是___________。

【答案】2.28J；2.26J；重力加速度

6．利用气垫导轨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的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间

t，用d表示A点到光电

门B处的距离，b表示遮光片的宽度，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，实验时滑块在A处由静止开始运动。

（1）某次实验测得倾角??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

A

o3

允许的范围内，若?EK??EP则可认为系统的机械能守恒；(用题中字母表示)

（2）在上次实验中，某同学改变A、作出的v2?d图象如图所示，并测得M?m，B间的距离，则重力加速度g＝△ m/s2。

(M?m)b2M(m?)gd（2）9.6【答案】（1）2 22t；

7．利用右图甲的实验装置可探究重物下落过程中物体的机械能守恒问题．如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，点O为电火花打点计时器打下的第一个点，分别测出若干连续点A、B、C…与O点的距离h1=70.99cm、h2=78.57cm、h3=86.59cm…如图所示，已知重物的质量为m=100g，g取9.80m/s2，请回答下列问题：（所有结果均保留三位有效数字）

（1）下列有关此实验的操作中正确的是：

A．重物应靠近打点计时器，然后再接通电源放开纸带让重物带动纸带自由下落 B．重物应选择质量大、体积小、密度大的材料 C．实验时采用的电源为4—6V的低压交流电源 D．计算B点的瞬时速度时既可用vB?（2）在打下点量为

△EP = J。 （3）取打下

点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能EK

h3?h1也可用vB?2gh2来求解 2T到打下点B的过程中重物动能的增量为△Ek= J，重物重力势能的减少

和重力势能EP，建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示EK和EP，根据以上数据在图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值为k1，图线Ⅱ的斜率的绝对值为k2，则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力为 (用k1和k2表示）。

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