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1、高考考点高考考点专项突破 真金试炼真金试炼备战高考备战高考 高考考点 | 专项突破 精品资源 | 备战高考2 专题专题 11 验证机械能守恒验证机械能守恒-备战备战 2021 年高考物理考点专项突破题集年高考物理考点专项突破题集 1.用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在 O 点；在 O 点右侧的 B、C 位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连。先用米尺测得 B、C 两点间距离 x，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置 A，静止释放，计时器显示遮光片从 B 到 C 所用 的时间 t，用米尺测量 A、O 之间的距离 x。 （1）计算滑
2、块离开弹簧时速度大小的表达式是_。 （2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_。 A弹簧原长 B当地重力加速度 C滑块（含遮光片）的质量 （3）增大 A、O 之间的距离 x，计时器显示时间 t 将_。 A增大 B减小 C不变 【答案】：（1）；（2）C；（3）B。 s t 【解析】：（1）滑块离开弹簧后做匀速直线运动，因为气垫导轨可以平衡摩擦力。可以用表示滑块离 s t 开弹簧时的速度；（2）根据能量守恒可知，弹簧弹性势能转化为滑块的动能，故选择 C 正确； 2 1 2 p EMv （3）增大 A、O 之间的距离 x 就是增大弹簧弹性势能，滑块获得速度大，通过相同的位移时间少，故选择 高考考点
3、| 专项突破 精品资源 | 备战高考3 B。 2.(2016全国卷全国卷)某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电 源，可以使用的频率有 20Hz、30Hz 和 40Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示。 该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。 （1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计 时器打出 B 点时，重物下落的速度大小为_，打出 C 点时重物下落的速度大小为_，重物 下落的加速度的大小为_. （2）已测得 1 s=8.89cm， 2 s=9.50cm， 3 s=1
4、0.10cm；当地重力加速度大小为 9.80m/ 2 s，实验中重物受 到的平均阻力大小约为其重力的 1%。由此推算出f为_Hz。 【答案】：（1）(s1+s2)f (s2+s3)f (s3s1)f （2）40 1 2 1 2 1 2 2 【解析】：（1）根据中间时刻的瞬时速度等于对应段的平均速度，由于故可以得 B 点的速度为 1 T f (s1+s2)f、C 点的速度为(s2+s3)f 1 2 1 2 。，。（2） 2 211 1 ()ssa f 2 322 1 ()ssa f 2 22 31 1 () 22 aa afss 21 2 1 ssa f 代入数据得故为 40Hz。 99 9.8
5、 100 a 39.874f 3.某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹 高考考点 | 专项突破 精品资源 | 备战高考4 簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一 段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。 （1）试验中涉及到下列操作步骤： 把纸带向左拉直 松手释放物块 接通打点计时器电源 向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是_（填入代表步骤的序号）。 （2）图（b）中 M 和 L 纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结
6、果。打点计时器所 用交流电的频率为 50Hz。由 M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为 _m/s。比较两纸带可知，_（填“M”或“L”）纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。 图图 b 【答案】：（1） （2）1.29 M 【解析】：（1）首先向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量，把纸带向左拉直，接通打点计时器电 源，松手释放物块，故为。（2）脱离弹簧后做匀速运动m/s 2 2 (2.582.57) 10 1.2875 4 10 v 故为 1.29m/s，速度越大弹性势能越大，在相等的时间里 M 和 L 那个的位移大对应的弹性势能大，故 M 的 弹性势能大
7、。 高考考点 | 专项突破 精品资源 | 备战高考5 4.如图 1 所示，用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小 车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。 （1）打点计时器使用的电源是 （选填选项前的字母）。 A直流电源 B交流电源 （2）实验中，需要平衡摩擦力和其它阻力。正确操作方法是 （选填选项前的字母）。 A把长木板右端垫高 B改变小车的质量 在不挂重物且 （选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速 运动，表明已经消除了摩擦力和其它阻力的影响。 A计时器不打点 B计时器打点 （3）接通电源，释放小车，打点计
8、时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为 O。在纸带 上依次取 A、B、C若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为 T。测得 A、B、C 各点到 O 点的距离为 x1、x2、x3，如图 2 所示。 高考考点 | 专项突破 精品资源 | 备战高考6 实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为 mg，从打 O 点到打 B 点的过 程中，拉力对小车做的功 W= ，打 B 点时小车的速度 v= 。 （4）以 v2为纵坐标，W 为横坐标，利用实验数据做出如图 3 所示的 v2W 图像。由此图像可得 v2随 W 变化的表达式为_。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含 v2这个因
9、 子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_。 （5）假设已经完全消除了摩擦力和其它阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则 从理论上分析，图 4 中正确反映 v2W 关系的是_。 【答案】：（1）B （2）A （3）mgx2 31 2 xx T （4） 22-2-1 ,(4.5 5.0)m sJvkW k 质量 高考考点 | 专项突破 精品资源 | 备战高考7 （5）A 【解析】：（1）根据打点计时器使用的是交流电，故选择 B 正确； （2）根据平衡摩擦力的方法，重力的分力与摩擦力平衡，垫高木板一端，故选择 A 正确； （3）根据功的公式可得 W=mgx2， 由中间
10、时刻的瞬时速度等于这段平均速度可得：v= 31 2 xx T （4）根据图像可得 v2 -W 是正比例函数，设斜率为 k 则： 22-2-1 ,(4.5 5.0)m sJvkW k 结合动能定理可知斜率与质量有关； （5）根据公式可得 v2 -W 成正比例函数，故选择 A。 2 1 2 wmv 5.（2018 年全国年全国）如图（a），一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘：一标尺由游标和主尺构成， 主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要 测量图（a）中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读 数为
11、1.950 cm；当托盘内放有质量为 0.100 kg 的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示 数如图（b）所示，其读数为_cm。当地的重力加速度大小为 9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为 _N/m（保留 3 位有效数字）。 高考考点 | 专项突破 精品资源 | 备战高考8 【答案】：(1). 3.775 (2). 53.7 【解析】：（1）游标卡尺精度为 0.05mm，游标卡尺上游标第 15 条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标 卡尺的读数规则，图（b）所示的游标卡尺读数为 3.7cm+150.05mm=3.7cm+0.075cm=3.775cm。 （2）托盘中放有质量为 m
12、=0.100kg 的砝码时，弹簧受到的拉力 F=mg=0.1009.8N=0.980N，弹簧伸长 x=3.775cm-1.950cm=1.825cm=0.01825m，根据胡克定律，F=kx，解得此弹簧的劲度系数 k=F/x=53.7N/m。 6.某实验小组利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，实验主要步骤如下： 1将光电门安放在固定于水平地面上的长木板上； 2将细绳一端连在小车上，另一端绕过两个定滑轮后悬挂一钩码，调节木板上滑轮的高度，使该滑 轮与小车间的细绳与木板平行； 3测出小车遮光板与光电门之间的距离 L，接通电源，释放小车，记下小车遮光板经过光电门的时 间 t； 4根据实验数据计算出
13、小车与钩码组成的系统动能的增加量和钩码重力势能的减少量。 （1）根据上述实验步骤，实验中还需测量的物理量有 A.小车上遮光板的宽度 d B小车的质量 m1 C钩码的质量 m2 D钩码下落的时间 t （2）由实验步骤和（1）选项中测得的物理量，可得到系统动能增加量的表达式为 ，钩码重力 势能减少量的表达式为 ; 改变 L 的大小，重复步骤、。若在误差范围内，系统动能的增加量均等于钩码重力势能的减少 量，说明该系统机械能守恒。 高考考点 | 专项突破 精品资源 | 备战高考9 【答案】：（1）ABC （2） m2gL 2 12 2 () 2 mm d t 【解析】：（1）根据动能的表达式，需要知道
14、小车上遮光板的宽度 d 、小车的质量 m1、钩码的质量 m2； （2）根据能量守恒可知，钩码重力势能减少量转化为系统的动能，用遮光片的宽度 d 与通过的时间 t 的比 值表示此时的末速度，代入动能表达式可得：，钩码重力势能减少量为：Ep=m2gL。 2 12 2 () 2 k mm d E t 7.利用如图 b 甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。 图图 b （1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，不 需要的器材是 。 A.交流电源 B.刻度尺 C.天平（含砝码） （2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取
15、三个连续打出的点 A、B、C，测得它们到起始点 O 的距离分别为 hA、hB、hC。已知当地重力加速度为 g，打点计时器打点的 周期为 T，设重物的质量为 m。写出从打点 O 到打点 B 的过程中，验证机械能守恒的式子： 。 （3）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点 O 的距离 h，计算对应计数点的重物速度 v，描绘 v2-h 图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下 落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确： 。 高考考点 | 专项突破 精品资源 | 备战高考10 【答案】：（1）C （2） 2 2 ( = ) 8 CA B hh gh T （3）该同学的判断依据不正确。在重物下落 h 的过程中，若阻力 f 恒定，根据，可得 2 1 2 mghfhmv ，则此时图象就是过原点的一条直线。所以要想通过图象的方法验证机械能 2 2()mgf h m v 2 hv 2 hv 是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近 2g 【解析】：（1）打点计时器需接交流电源，实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求出瞬时速度
