《高考物理试题分项精析 专题60 验证机械能守恒、动能定理实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理试题分项精析 专题60 验证机械能守恒、动能定理实验（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、全国各地接二连三地发生了多起特大安全事故，造成严重的人员伤亡，特别是北京密云、吉林商厦等特大安全事故，引起了党中央和国务院的高度关注专题60 验证机械能守恒、动能定理实验1【2016上海卷】在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是 传感器。若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 。（选填：“大”或“小”）。【答案】光电门；大【考点定位】机械能守恒定律的验证【方法技巧】要熟悉实验“机械能守恒定律的验证”，会计算摆球通过光电门时的速度，根据动能的公式就可以分析小球动能的变化情况。2【2016全国新课标卷】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：
2、轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，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，由静止释放物快，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果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的试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”）纸带对应的试验
3、中弹簧被压缩后的弹性势能大。【答案】（1） （2）1.29 M【解析】（1）打点计时器应先通电后释放物块，正确的顺序（2）物块脱离弹簧时速度最大，；由动能定理，根据纸带知M纸带获得的最大速度较大，则弹性势能较大。【考点定位】探究弹簧的弹性势能【名师点睛】此题是创新实验，考查探究弹簧的弹性势能实验；关键是弄懂装置的原理，并能正确地处理实验数据；题目比较简单，考查考生处理基本实验的能力。3【2016全国新课标卷】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20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如图（b）所示。该同学在实验中没有记录
4、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_，重物下落的加速度大小为_（2）已测得s1=8.89 cm，s2=9.50 cm，s3=10.10 cm；当重力加速度大小为9.80 m/s2，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）f2 （2）40【考点定位】验证机械能守恒定律、纸带数据分析【名师点睛】本题主要考查验证机械能守恒定律实验、
5、纸带数据分析。解决这类问题的关键是会根据纸带数据求出打某一点的瞬时速度、整个过程的加速度；解决本题要特别注意的是打点计时器的频率不是经常用的50 Hz。4【2016北京卷】利用图2装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 。A动能变化量与势能变化量B速度变化量和势能变化量C速度变化量和高度变化量（2）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，还必须使用的两种器材是 。A交流电源B刻度尺C天平（含砝码）（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图3所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、
6、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。从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量，动能变化量。（4）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 。A利用公式计算重物速度B利用公式计算重物速度C存在空气阻力和摩擦阻力的影响D没有采用多次实验取平均值的方法（5）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依据是否
7、正确。【答案】（1）A AB C 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，根据可知，v2-h图像就是过原点的一条直线。要向通过v2-h图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g。【考点定位】验证机械能守恒定律实验。【方法技巧】解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，做分析匀变速直线运动情况时，其两个推论能使我们更为方便地解决问题，一、在相等时间内走过的位移差是一个定值，即，二、在选定的某一过程中，中间时刻瞬时速度等于该过程中的平均速度。5【2016江苏卷】某同学用如题111图所示的装置验证机械
8、能守恒定律一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小Ep与动能变化大小Ek，就能验证机械能是否守恒（1）用Ep=mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到 之间的竖直距离（A）钢球在A点时的顶端（B）钢球在A点时的球心（C）钢球在A点时的底端（2） 用Ek=计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数
9、如题112图所示，其读数为 cm某次测量中，计时器的示数为0.0100 s，则钢球的速度为v= m/s（3） 下表为该同学的实验结果：他发现表中的Ep与Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的你是否同意他的观点？请说明理由（4）请你提出一条减小上述差异的改进建议【答案】（1）B （2）1.50（1.491.51都算对） 1.50（1.491.51都算对）（3）不同意，因为空气阻力会造成Ek小于Ep，但表中Ek大于Ep（4）分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算Ek时，将v折算成钢球的速度【考点定位】验证机械能守恒【方法技巧】本题重在考查实验的误差分析，空气阻力的影响是使得一部分势能转
10、化为内能，势能的减少量大于动能的增加量。6【2013海南卷】某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地重力加速度为g=9.80m/s2。实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图（b）所示。纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值。回答下列问题（计算结果保留3位有效数字）（1）打点计时器打B点时，重物速度的大小vB= m/s；（2）通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据。 【答案】 （1）3.90（2）vB2/2=7.61（
11、m/s）2 ，因为mvB2/2mghB，近似验证机械能守恒定律【考点定位】考查验证机械能守恒定律的原理及数据处理。3【2015浙江21】甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验（1）图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材_，乙同学需在图中选用的器材_。（用字母表示）（2）乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图2所示的两条纸带和。纸带_的加速度大（填或者），其加速度大小为_。【答案】（1）AB；BDE（2），2.5 m/s2（）【解析】（1）“验证机械能守恒定律”实验，需要在竖直面上打出一条重锤下落的纸带，即可验
12、证，故选仪器AB；“探究加速度与力、质量的关系”实验需要钩码拉动小车打出一条纸带，故选BDE（2）纸带中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为纸带中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为根据逐差法可得纸带的加速度大，大小为【考点定位】“验证机械能守恒定律”实验；“探究加速度与力、质量的关系”实验【方法技巧】此类实验，一般都会运用到匀变速直线运动规律的两个推导公式，即做匀变速直线运动过程中一段位移中间时刻速度等于过程中的平均速度和做匀变速直线运动过程中，在相等时间内走过的位移差是一个定值，即。4【2014广东卷】某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧弹性势能与压缩量的
13、关系（1）如图（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k= N/m。（g取9.80m/s2）砝码质量（g）50100150弹簧长度（cm）8.627.636.66（2）取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图（b）所示：调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小 。（3）用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为 。（4）重复（3）中操作，得到v与x的关系如图（c）。由图可知，v与x成 关系。由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹
14、簧的 成正比。【答案】（1）50N/m（49.550.5） （2）相等 （3）动能 （4）正比；x2（或压缩量的平方）【考点定位】本题考查胡克定律和能量转化5【2013福建卷】在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中（装置如图甲）：（1）下列说法哪一项是正确的 。（填选项前字母）A平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放（2）图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为 m/s（保留三位有效数字）。【答案】 （1）C （2）0.653 （2）实验中使用的交变电流频率为50Hz，因此打点计时器的打点周期为0.02s，根据题图乙可知O、A、B、C四个计数点间各有5个打点间隔，即依次打四个计数点的时间间隔为t=0.1s，实验中小车做匀加速直线运动，B点为小车通过AC段的中间时刻点，根据匀变速直线运动中间时刻速度公式和平均速度公式可知：vB=，=，根据图乙所示及图中数据有：=18.59cm5.53cm=13.06cm=0.1306m，联立以上各式并代入数据，同时
