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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律高效演練 1．關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因?yàn)榧垘г蕉?，克服摩擦力做的功就越少，誤差就越小 B．實(shí)驗(yàn)時需稱出重物的質(zhì)量 C．紙帶上第1、2兩點(diǎn)間距若不接近2 mm，則無論怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)誤差都一定較大 D．處理打點(diǎn)的紙帶時，可以直接利用打點(diǎn)計(jì)時器打出的實(shí)際點(diǎn)跡，而不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”的方法 解析：選D.A選項(xiàng)中，紙帶過短，長度測量的相對誤差較大，故A錯誤；由mv2＝mgh知，只需驗(yàn)證v2＝gh即可，不必測重物質(zhì)量，故B錯誤；對C選項(xiàng)中的紙帶，可選點(diǎn)跡清晰、距離合適的任意兩點(diǎn)M、N，通過計(jì)算ΔEk＝mv－mvM2與mghMN比較，實(shí)驗(yàn)誤差不一定大，故C錯誤；由于自由落體加速度較大，因此除去1、2兩點(diǎn)距離可能很小，其他相鄰兩點(diǎn)間的距離均大于或遠(yuǎn)大于2 mm，用毫米刻度尺測量完全可以，不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”法，故D正確． 2．利用如圖所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時的瞬時速度v和下落高度h.某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測量方案，正確的是(　　) A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v＝gt計(jì)算出瞬時速度v B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v＝計(jì)算出瞬時速度v C．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h＝計(jì)算出高度h D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測算出瞬時速度v 解析：選D.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中不能將物體下落的加速度看做g，只能把它當(dāng)做未知的定值，所以正確方案只有D項(xiàng)． 3．(xx南寧模擬)用如圖甲所示的裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”． (1)下列物理量需要測量的是________，通過計(jì)算得到的是________(填寫代號)． A．重錘質(zhì)量 B．重力加速度 C．重錘下落的高度 D．與下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時速度 (2)設(shè)重錘質(zhì)量為m、打點(diǎn)計(jì)時器的打點(diǎn)周期為T、重力加速度為g.圖乙是實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為相鄰的連續(xù)點(diǎn)．根據(jù)測得的x1、x2、x3、x4寫出重錘由B點(diǎn)到D點(diǎn)勢能減少量的表達(dá)式________，動能增量的表達(dá)式________．由于重錘下落時要克服阻力做功，所以該實(shí)驗(yàn)的動能增量總是________(選填“大于”、“等于”或“小于”)重力勢能的減少量． 答案：(1)C　D　(2)mg(x3－x1)　　小于 4．(xx河南適應(yīng)性測試)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量m＝200 g的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示．O為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)的點(diǎn)．已知打點(diǎn)計(jì)時器每隔T＝0.02 s打一個點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.8 m/s2，那么 (1)計(jì)算B點(diǎn)的瞬時速度時，甲同學(xué)采用v＝2gxOB，乙同學(xué)采用vB＝，其中________(選填“甲”或“乙”)同學(xué)所選擇的方法更符合實(shí)驗(yàn)的要求． (2)在計(jì)算重力勢能時，關(guān)于重力加速度g的數(shù)值，丙同學(xué)用當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度代入，丁同學(xué)通過對紙帶上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，用紙帶下落的加速度代入，其中________(選填“丙”或“丁”)同學(xué)的做法是正確的． (3)某同學(xué)想根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算重物和紙帶下落過程中所受到的阻力，他先算出紙帶下落的加速度，進(jìn)而算出阻力f＝________N．(保留一位有效數(shù)字) 解析：由該實(shí)驗(yàn)的原理可知，實(shí)驗(yàn)中的速度不能用自由落體運(yùn)動規(guī)律來計(jì)算，因此乙同學(xué)的方法更符合實(shí)驗(yàn)要求．由于要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，因此要代入當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，而不是紙帶的加速度，所以丙同學(xué)的做法正確；由牛頓運(yùn)動定律結(jié)合紙帶中得到的實(shí)際加速度可以計(jì)算出阻力． 答案：(1)乙　(2)丙　(3)0.06 5．(xx珠海模擬)在用打點(diǎn)計(jì)時器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m＝1.00 kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示．O為第一個點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取連續(xù)點(diǎn)中的三個點(diǎn)．已知打點(diǎn)計(jì)時器每隔0.02 s打一個點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.80 m/s2，那么： (1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到________點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律； (2)從O點(diǎn)到(1)問中所取的點(diǎn)，重物重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動能增加量ΔEk＝________J(結(jié)果取三位有效數(shù)字)； (3)若測出紙帶上所有各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v及物體下落的高度h，則以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象是如圖中的________． 解析：(1)由題中所給數(shù)據(jù)，只可求出B點(diǎn)的速度，故選取OB段來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律． (2)ΔEp＝mgOB＝1.009.800.192 0 J＝1.88 J ΔEk＝mv＝1.002J＝1.84 J. (3)由mgh＝mv2得：∝h，故A正確． 答案：(1)B　(2)1.88　1.84　(3)A 6．某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連．滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象． (1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1________Δt2(填“>”、“＝”或“<”)時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平． (2)用游標(biāo)卡尺測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d＝________mm. (3)滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與鉤碼Q相連，鉤碼Q的質(zhì)量為m.將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測出________和________(寫出物理量的名稱及符號)． (4)若上述物理量間滿足關(guān)系式 ________________________________________________________________________， 則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒． 解析：(1)導(dǎo)軌水平時，滑塊做勻速運(yùn)動，Δt1＝Δt2. (2)d＝5 mm＋00.1 mm＝5.0 mm. (4)滑塊通過光電門的速度為v1＝，v2＝，M、m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則mgL＝(M＋m)2－(M＋m)2. 答案：(1)＝　(2)5.0　(3)滑塊質(zhì)量M　兩光電門間距L (4)mgL＝(M＋m)2－(M＋m)2