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1、高中物理大题集练机械能守恒 1、如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“ 验证机械能守恒定律 ” 的实验有一直径为d、质量为 m 的金属小球由 A 处由静止释放，下落过程中 能通过 A 处正下方、固定于 B 处的光电门，测得 A、 B 间的距离为 H （Hd）， 光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g则： （1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d= mm （2）小球经过光电门 B 时的速度表达式为 （3）多次改变高度 H，重复上述实验，作出随 H 的变化图象如图丙所示， 当图中已知量 t0、H0和重力加速度 g 及小球的直径 d 满足以下表达式：时， 可判断小球
2、下落过程中机械能守恒 （4）实验中发现动能增加量 EK总是稍小于重力势能减少量EP，增加下落 高度后，则 EpEk将（选填 “ 增加” 、“ 减小” 或“ 不变” ） 2、在验证机械能守恒的实验中，某同学利用图甲中器材进行实验，正确地 完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示。在实验数据处理中， 某同学取 A.B 两点来验证实验。已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点， g 取 9.8 m/s 2，图中测量结果记录在下面的表格中。 项目x1/cm A 点瞬时 速度/(m s 1) x2/cm B 点瞬时 速度/(m s 1) AB 两点间距 离/cm 数据3.92 0.98 12.
3、80 50.00 (1)观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的_ 端； (选填“ 左” 或“ 右”) (2)将表格中未填项目填写完整； (3)若重物和夹子的总质量为0.6 kg ，那么在 A 到 B 运动过程中，动能的增加 量为_ J ，重力势能的减少量为 _J 。 3、某同学利用自由落体运动验证机械能守恒定律，它在同一竖直线上不同 高度处安装两个光电门，然后在高处的光电门正上方一定距离处由静止释放小 球，下落中小球球心经过两光电门的细光束，光电门显示的遮光时间分别为和 。 （1）为验证机械能守恒定律，它还必须测出的物理量有_ A小球的质量 m B小球的直径 D C两光电门中心的距离L D小
4、球在两光电门中心间运动的时间 （2）为验证机械能守恒定律，需要比较小球在两光电门间运动时重力势能 的减少量与小球增加的动能是否相等， 若运用所测量物理量及相关常量 表示，则 =_；=_； （3）为了减小实验误差，对选择小球的要求是 _ 4、质量为 m 的小球在竖直向上的恒定拉力作用下，由静止开始从水平地面 向上运动，经一段时间，拉力做功为W，此后撤去拉力，球又经相同时间回到 地面。以地面为零势能面，不计空气阻力。求： （1）球回到地面时的动能Ekt； （2）撤去拉力前球的加速度大小a 及拉力的大小 F； （3）球动能为时的重力势能 Ep。 5、如图所示装置由AB、BC、CD 三段轨道组成，轨道
5、交接处均由很小的 圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD 段是光滑的，水平轨道BC 的长度 s 5 m， 轨道 CD 足够长且倾角 37 ， A、 D 两点离轨道 BC 的高度分别为 h14.30 m 、 h21.35 m 。 现让质量为 m 的小滑块自 A 点由静止释放。 已知小滑块与轨道BC 间的动摩擦因数 0.5， 重力加速度 g 取 10 m/s 2， sin 37 0.6， cos 37 0.8。 求： （1）小滑块第一次到达D 点时的速度大小； （2）小滑块第一次与第二次通过C 点的时间间隔 6、与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况时常用的计 时仪器，如图（甲）所示，a、
6、b 分别是光电门的激光发射和接收装置。现利用 如图（乙）所示的装置验证 “ 机械能守恒定律 ” 。方法是：在滑块上安装一遮光板， 把滑块放在水平放置的气垫导轨上，通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连接好 1、2 两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电计时器记录下滑块上的遮光板 先后通过两个光电门的时间分别为t1、t2。已知滑块（含遮光板）质量为M、 钩码质量为 m、两光电门间距为s、遮光板宽度为 L、当地的重力加速度为g。 （ 1 ） 计 算 滑 块 先 后 通 过 两 个 光 电 门 时 的 瞬 时 速 度 的 表 达 式 为 v1= v2= （用题目中给定的字母表示） （2）本实验中验证机械
7、能守恒的表达式为（用题目中给定的字母表 示）。 7、用如图实验装置验证m1 、m2组成的系统机械能守恒 m2 从高处由静止 开始下落， m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可 验证机械能守恒定律如图给出的是实验中获取的一条纸带：0 是打下的第一个 点，每相邻两计数点间还有4 个点 (图中未标出 )，计数点间的距离已在图中标 出已知 m150 g、m2150 g ，则(g 取 10 m/s 2，结果保留两位有效数字 ) (1)下面列举了该实验的几个操作步骤： A按照图示的装置安装器件 B将打点计时器接到直流电源上 C先释放 m2，再接通电源打出一条纸带 D测量纸带上某些点间
8、的距离 E根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能 其中操作不当的步骤是 _( 填选项对应的字母 ) (2)在纸带上打下计数点5 时的速度 v_m/s ； (3)在打点 05 过程中系统动能的增量Ek_ J ， 系统势能的减少量 Ep_J，由此得出的结论是 _ _ ； (4)若某同学作出v2h 图象如图所示，写出计算当地重力加速度 g 的表达 _ ，并计算出当地的实际重力加速度g_m/s 2. 8、如图所示，质量为km 的斜劈，其中 k1，静止放在光滑的水平面上， 斜劈的曲面光滑且为半径为R 的四分之一圆面，圆面下端与光滑水平面相切。 一质量为 m 的小球位于水平面上某位置，现给
9、小球水平向右的初速度v0。 若 R 足够大，求当小球从斜劈滑下离开时小球的速度； 若小球向右滑上斜劈刚好没有越过圆面上端，求k 的取值 . 9、某活动小组利用图甲所示的装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过 程中，先后通过光电门A.B，计时装置测出钢球通过A.B 的时间分别为 tA.tB。用 钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门 间的距离为 h，当地的重力加速度为 g。 （1）用游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径为d _cm 。 （2）要验证机械能守恒，只要比较_ 。 A.与 gh 是否相等 B.与 2gh 是否相等 C.与 gh 是否相等 D.
10、与 2gh 是否相等 （3）钢球通过光电门的平均速度_ 。 （选填 “”或“”）钢球球心通过光电 门的瞬时速 度，由此产生的误差 _ （选填 “ 能” 或“ 不能” ）通过增加实验次数减小。 10、在“ 验证机械能守恒定律 ” 的实验中，若重物质量为0.50 kg，选择好的 纸带如图 10 所示， O、 A 之间有几个点未画出 已知相邻两点时间间隔为0.02 s ， 长度单位是cm，g 取 9.8 m/s 2.则打点计时器打下点 B 时，重物的速度vB _m/s ；从起点 O 到打下点 B 的过程中，重物重力势能的减少量Ep _J ，动能的增加量 Ek_J (结果保留三位有效数字 ) 11、如
11、图所示， 半径=0.4m 的光滑半圆环轨道处于竖直平面内， 半圆环与 粗糙的水平地面相切于圆环的端点A一质量=0.1kg 的小球，以初速度 =8m/s 在水平地面上向左作加速度=4m/s 2 的匀减速直线运动， 运动 4m 后，冲 上竖直半圆环，经过最高点 B 最后小球落在 C 点。取重力加速度=10m/s 2。 求： （1）小球到达 A 点时速度大小； （2）小球经过 B 点时对轨道的压力大小； （3）A、C 两点间的距离。 12、如图所示，斜面的倾角30 ，另一边与地面垂直，高为，斜面顶 点有一定滑轮， 物块 A 和 B 的质量分别为和，通过轻而柔软的细绳连接并 跨过定滑轮，开始时两物体与
12、地面的垂直距离均为，释放两物块后， A 沿 斜面无摩擦地上滑， B 沿斜面的竖直边下落， 且落地后不反弹。 若物块 A 恰好能 达到斜面的顶点，试求和的比值（滑轮的质量、半径和摩擦均可忽略不 计） 13、物体 A 的质量为 mA，圆环 B 的质量为 mB，通过绳子连结在一起，圆 环套在光滑的竖直杆上， 开始时连接圆环的绳子处于水平， 如图所示，长度 l=4m， 现从静止释放圆环。不计定滑轮和空气的阻力，取g=10m/s 2。求： （1）若 mA:mB=5:2，则圆环能下降的最大距离hm。 （2）若圆环下降 h2=3m 时的速度大小为4m/s，则两个物体的质量应满足怎 样的关系？ （3）若 mA
13、=mB，请定性说明小环下降过程中速度大小变化的情况及其理由。 14、如图所示，半径R=0.6m的光滑圆弧轨道 BCD 与足够长的粗糙轨道 DE 在 D 处平滑连接， O 为圆弧轨道 BCD 的圆心， C 点为圆弧轨道的最低点， 半径 OB、OD 与 OC 的夹角分别为 53 和 37 。将一个质量 m=0.5kg 的物体 (视 为质点 )从 B 点左侧高为 h=0.8m 处的 A 点水平抛出，恰从 B 点沿切线方向进入 圆弧轨道。已知物体与轨道 DE 间的动摩擦因数=0.8， 重力加速度 g 取 10m/s 2， sin37 =0. 6 ，cos37 =0.8。求： （1）物体水平抛出时的初速
14、度大小v0； （2）物体在轨道 DE 上运动的路程 s。 15、如图所示，竖直平面内的半圆形轨道下端与水平面相切，B、C 分别为 半圆形轨道的最低点和最高点。小滑块（可视为质点）沿水平面向左滑动，经过 A 点时的速度,恰好通过最高点 C.已知半圆形轨道光滑， 半径 R=0.40m ，滑块 与水平面间的动摩擦因数m =0.50 ，A、B 两点间的距离 L=1.30m 。取重力加速 度 g=10m/s 2。求： （1）滑块运动到 A 点时速度的大小 （2）滑块从 C 点水平飞出后，落地点与B 点间的距离 x。 16、如图所示，一质量M=2kg 的带有弧形轨道的平台置于足够长的水平轨 道上，弧形轨道
15、与水平轨道平滑连接，水平轨道上静置一小球B。从弧形轨道上 距离水平轨道高 h=0.3m 处由静止释放一质量mA=1kg 的小球 A， 小球 A 沿轨道 下滑后与小球 B 发生弹性正碰，碰后小球A 被弹回，且恰好追不上平台。已知 所有接触面均光滑，重力加速度为g=10m/s 2。求小球 B 的质量。 17、 质量 m = 0.2kg 的小球放在竖立的轻弹簧上， 并把球往下按至A 的位置， 如图所示，迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高位置C，途中经过位置B 时弹簧正好处于自由状态。已知B、A 的高度差 x1 =0.1m ，C、B 的高度差 x2 = 0.2m， 空气的阻力可忽略， 重力加速度 g=10m/s 2， 弹性势能的表达式 , 式中 x 为弹簧的形变量。求 : （1）弹簧的劲度系数 k； （2）松手后瞬间小球的加速度大小a。 18、如图所示，两光滑金属导轨，间距d=0.2 m ，在桌面上的部分是水平 的，处在磁感应强度B=0.1 T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R=3 ， 桌面高 H=0.8 m ，金属杆 ab 质量 m=0.2 kg 、电阻 r=1 ，在导轨上距桌面 h=0.2 m 高处由静止释放， 落地点距桌面左边缘的水平距离s=0
