2011_2018年高考物理试题(卷)分类汇编070.验证机械能守恒定律
(新课标)2018高考物理一轮复习 实验 验证机械能守恒定律
= v n2 计算得到。
2g
考点一 实验原理与操作
典例1 (2016课标Ⅱ,22,6分)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。
2
验数据绘出 1 v2-h图线。若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜
率为g的直线2 ,则验证了机械能守恒定律。
[误差分析] 1.本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打 点计时器与纸带间的摩擦阻力)做功,故动能的增加量ΔEk稍小于重力势 能的减少量ΔEp,即ΔEk<ΔEp,这属于系统误差。改进的办法是调整器材 的安装,尽可能地减小阻力。 2.本实验的另一个误差来源于长度的测量,属偶然误差。减小误差的办 法是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应的下落高度测量完, 或者多次测量取平均值来减小误差。
(2017山东青岛)“动能定理”和“机械能守恒定律”是物理学中很重 要的两个力学方面的物理规律。某同学设计了如图所示的实验装置。 一个电磁铁吸住一个小钢球,当电磁铁断电后,小钢球将由静止开始向 下加速运动。小钢球经过光电门时,计时装置将记录小钢球通过光电门 所用的时间t,用直尺测出小钢球由静止开始下落至光电门时的高度h。
[实验步骤] 1.安装置:按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好 电路。
2.打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的 限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电 源,后松开纸带,让重物带着纸带自由下落。 更换纸带重复做3~5次实验。 3.选纸带:分两种情况说明
近6年全国卷高考物理真题分类汇编：机械能守恒定律(Word版含答案)
2017-2022年近6年全国卷高考物理真题分类汇编：机械能守恒定律学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题（本大题共9小题）1．（2022·全国·高考真题）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。
运动员从a 处由静止自由滑下，到b 处起跳，c 点为a 、b 之间的最低点，a 、c 两处的高度差为h 。
要求运动员经过一点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k 倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c 点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（ ）A ．1h k +B ．hk C ．2h k D ．21h k - 2．（2022·全国·高考真题）固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P 点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于（ ）A ．它滑过的弧长B ．它下降的高度C ．它到P 点的距离D ．它与P 点的连线扫过的面积3．（2021·全国·高考真题）如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。
用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。
在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（ ）A ．动量守恒，机械能守恒B．动量守恒，机械能不守恒C．动量不守恒，机械能守恒D．动量不守恒，机械能不守恒4．（2017·全国·高考真题）如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为（重力加速度为g）（）A．216vgB．28vgC．24vgD．22vg5．（2019·全国·高考真题）从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用．距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能E k 随h的变化如图所示．重力加速度取10m/s2．该物体的质量为A．2kg B．1.5kg C．1kg D．0.5kg6．（2017·全国·高考真题）如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大圆环上的质量为m的小环（可视为质点），从大圆环的最高处由静止滑下，重力加速度为g．当小圆环滑到大圆环的最低点时，大圆环对轻杆拉力的大小为（）A．Mg-5mg B．Mg+mg C．Mg+5mg D．Mg+10mg7．（2017·全国·高考真题）取水平地面为重力势能零点。
【高考物理必刷题】机械能守恒定律(后附答案解析)
12C.3阶段，机械能逐渐变大阶段，万有引力先做负功后做正功4竖直悬挂．用外力将绳的下端缓慢地竖直向上拉．在此过程中，外力做功为（）5的两点上，弹性绳的原长也为．将；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板）6时，绳中的张力大于如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上，物块质量为，到小环的距离为，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为．小环和物块以速度右匀速运动，小环碰到杆上的钉子后立刻停止，物块向上摆动．整个过程中，物块在夹子中没有滑动．小环和夹子的质量均不计，重力加速度为．下列说法正确的是（）78受到地面的支持力小于受到地面的支持力等于的加速度方向竖直向下9的太空飞船从其飞行轨道返回地面．飞船在离地面高度的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为时下落到地面．取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为1 2C.3阶段，机械能逐渐变大阶段，万有引力先做负功后做正功天体椭圆运行中，从远日点向近日点运行时，天体做加速运动，万有引力做正功，引力势能转化为动能；反之，做减速运动，引力做负功，动能转化为引力势能；而整个过程机械能守恒．从这个规律出发，CD正确，B错误．同时由于速度的不同，运动个椭圆4，那么重心上升，外力做的功即为绳子增5答案解析6C设斜面的倾角为，物块的质量为，去沿斜面向上为位移正方向，根据动能定理可得：上滑过程中：，所以；下滑过程中：，所以据能量守恒定律可得，最后的总动能减小，所以C正确的，ABD错误．故选C．7时，绳中的张力大于A．物块向右匀速运动时，对夹子和物块组成的整体进行分析，其在重力和绳拉力的作B．绳子的拉力总是等于夹子对物块摩擦力的大小，因夹子对物块的最大摩擦力为，C．当物块到达最高点速度为零时，动能全部转化为重力势能，物块能达到最大的上升8受到地面的支持力小于受到地面的支持力等于的加速度方向竖直向下和受到地面的支持力大小均为；在的动能达到最大前一直是加速下降，处于失受到地面的支持力小于，故A、B正确；达到最低点时动能为零，此时弹簧的弹性势能最大，9答案解析考点一质量为的太空飞船从其飞行轨道返回地面．飞船在离地面高度处以的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为时下落到地面．取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为．（结果保留2位有效数字）分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；（1）求飞船从离地面高度处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的．（2）；（1）（2）地地，地，大大大，大．（1）大，，由动能定理得：地，．（2）机械能机械能和机械能守恒定律机械能基础。
2011-2018年高考真题物理试题分类汇编：探究动能定理(精编+解析版)
2011-2018年高考真题物理试题分类汇编：探究动能定理试题部分1.2013年福建卷19．（1）（6分）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50 Hz ，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）。
2. 2014年理综天津卷9．（2）某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．①若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_________________________________________．②实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个_________（填字母代号）． A ．避免小车在运动过程中发生抖动 B ．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C ．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D ．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力③平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法： ___________________________．④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增钩码量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的______________（填字母代号）． A ．在接通电源的同时释放了小车 B ．小车释放时离打点计时器太近C ．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D ．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力3.2017年北京卷21．（18分）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。
2011-2018年高考物理试卷分类汇编070验证机械能守恒定律
第70节验证机械能守恒定律1.20XX 年上海卷26. （ 3分）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【解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d 与挡光时间的比值进行计算，为：v =d ，当摆锤直径测量值大于真实值时，小球直径 d 会变大，导致计算出的A t小球速度变大，故小球动能也会变大。
2.20XX 年天津卷9.（2）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由 下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
① 对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是 __________________ A .重物选用质量和密度较大的金属锤 B .两限位孔在同一竖直面内上下对正 C .精确测量出重物的质量D •用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物 ② 某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。
纸带上各点是打 点计时器打出的计时点， 其中0点为纸带上打出的第一个点。
重物下落高度应从纸带上计时点间的 距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有【解析】①重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故A正确；两限位孔 在同一竖直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故1 2 1 2能守恒定律的原理是： mgh =?mv 2 -^mv ,，重物质量可以消去，无需精确测量出重物的质量，故C 错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故D 错误。
②由EG 的长度长度可求出打 F 点的速度V 2,打0点的速度V i =0,但求不出 OF 之间的距离h ,故 A 错误；由BC 和CD 的长度长度可求出打 C 点的速度V 2,打0点的速度v i =0,有0C 之间的距离 h ，可以来验证机械能守恒定律，故 B 正确；由BD 和EG 的长度可分别求出打 C 点的速度v i 和打 F 点的速度V 2,有CF 之间的距离h ，可以来验证机械能守恒定律，故 C 正确；AC 、BD 和EG 的长 度可分别求出 BCF 三点的速度，但 BC 、CF 、BF 之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定A . 0A 、AD 和EG 的长度 B . 0C 、BC 和CD 的长度 C . BD 、 CF 和EG 的长度 C .AC 、 BD 和EG 的长度 0 J A BCDEF G* * ■*■«B 正确；验证机械II【答案】①AB ; ②BC律，故D 错误。
2018版高考物理(全国通用)大一轮复习讲义文档：实验六 验证机械能守恒定律含答案
实验六验证机械能守恒定律1．实验目的验证机械能守恒定律．2．实验原理（如图1所示)通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律．图13．实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线两根．4．实验步骤（1）安装器材：将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与低压电源相连．(2)打纸带用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带,换上新的纸带重打几条（3～5条)纸带．（3)选纸带：分两种情况说明①若选第1点O到下落到某一点的过程，即用mgh＝错误!mv2来验证,应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带．②用错误!mv B2－错误!mv A2＝mgΔh验证时，由于重力势能的相对性,处理纸带时选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否小于或接近2 mm就无关紧要了．5．实验结论在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒．1．误差分析（1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值．（2）系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔE k＝12mv n2必定稍小于重力势能的减少量ΔE p＝mgh n,改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力．2．注意事项(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力．(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落．（4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v n＝错误!，不能用v n＝错误!或v n＝gt来计算．3．验证方案方案一：利用起始点和第n点计算代入mgh n和错误!mv n2，如果在实验误差允许的范围内,mgh n和错误!mv n2相等，则验证了机械能守恒定律．方案二：任取两点计算(1）任取两点A、B,测出h AB,算出mgh AB。
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2018版高考物理新课标一轮复习教师用书：第五章 机械
实验六 验证机械能守恒定律[基本要求][数据处理]方法一：利用起始点和第n 点计算代入gh n 和12v 2n ，如果在实验误差允许的情况下，gh n ＝12v 2n ，则验证了机械能守恒定律.方法二：任取两点计算(1)任取两点A 、B ，测出h AB ，算出gh AB . (2)算出12v 2B －12v 2A 的值.(3)在实验误差允许的情况下，若gh AB ＝12v 2B －12v 2A ，则验证了机械能守恒定律.方法三：图象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h ，并计算各点速度的平方v 2，然后以12v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出12v 2h 图线，若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒定律.[误差分析]1.减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值.2.误差来源：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔE k ＝12mv 2n 必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgh n ，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减少阻力.[注意事项]1.打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力.2.重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.3.一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落.4.测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v n ＝h n ＋1－h n －12T，不能用v n ＝2gh n 或v n＝gt 来计算.考向1 对实验原理和操作的考查[典例1] (2018·江西六校模拟)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，输出电压有交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.(1)下列几个操作步骤中： A.按照图示，安装好实验装置；B.将打点计时器接到电源的“交流输出”上；C.用天平测出重锤的质量；D.先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点；E.测量纸带上某些点间的距离；F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能. 没有必要的是 ，操作错误的是 .(填步骤前相应的字母)(2)使用质量为m 的重锤和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了重锤在不同时刻的位置，那么纸带的 (填“左”或“右”)端与重锤相连.设打点计时器的打点周期为T ，且0为打下的第一个点.当打点计时器打点“3”时，重锤的动能表达式为 ，若以重锤的运动起点0为参考点，当打点“3”时重锤的机械能表达式为 .[解析] (1)在此实验中不需要测出重锤的质量，所以选项C 没必要；在实验室应该先接通电源，再释放纸带，所以选项D 错误.(2)因为是自由落体运动，下落的距离应该是越来越大，所以纸带最左端与重锤相连.打点“3”时的瞬时速度v 3＝x 4－x 22T， 重锤动能的表达式 E k ＝12mv 23＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 4－x 22T 2＝m x 4－x 2）28T2， 重锤重力势能的表达式E p ＝－mgx 3， 重锤机械能的表达式E ＝E p ＋E k ＝－mgx 3＋m x 4－x 2）28T2. [答案] (1)C D (2)左 m x 4－x 2）28T 2 －mgx 3＋m x 4－x 2）28T21.安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力.2.选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小.3.释放纸带前要保持纸带竖直、静止不动，先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带.考向2 对数据处理及误差的考查[典例2] (2018·新课标全国卷Ⅰ)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.图(a) 图(b)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他题给条件进行推算. (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s 1＝8.89 cm ，s 2＝9.50 cm ，s 3＝10.10 cm ；当地重力加速度大小为9.80 m/s 2，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.[解析] (1)利用做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打点计时器打出B 点时重物下落的速度v B ＝s 1＋s 22T ＝s 1＋s 2）f2；打出C 点时重物下落的速度v C ＝s 2＋s 32T ＝s 2＋s 3）f2.根据加速度的定义，重物下落的加速度大小为a ＝v C －v B T ＝(v C －v B )f ＝s 3－s 1）f 22.(2)根据题述，重物下落受到的阻力为0.01mg ，由牛顿第二定律得，mg －0.01mg ＝ma ，解得a ＝0.99g .由s 3－s 1）f 22＝0.99g ，解得f ＝40 Hz.[答案] (1)s 1＋s 2）f2s 2＋s 3）f2s 3－s 1）f 22(2)40“验证机械能守恒定律”实验题多是对教材实验或常见练习题进行器材和装置的改换而成，解决此类问题的思路是从机械能守恒的方程出发，按照实验题目的要求，进行实验的设计或有关量的测量.考向3 实验创新与改进本实验可从下列三个方面改进创新 1.实验器材、装置的改进――→替代2.速度测量方法的改进由光电门计算速度――→替代测量纸带上各点速度 3.实验方案的改进利用自由落体运动的闪光照片验证机械能守恒定律.[典例3] (2018·江苏卷)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律.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度为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v ＝dt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ΔE p 与动能变化大小ΔE k ，就能验证机械能是否守恒.甲 乙(1)用ΔE p ＝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ΔE k ＝12mv 2计算钢球动能变化的大小.用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为 cm.某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s.则钢球的速度为v ＝ m/s.(3)下表为该同学的实验结果：p k 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.[解析] (1)要测量钢球下落的高度，应测量开始释放时钢球的球心到钢球在A 点时球心的竖直距离，选B.(2)根据题图可知，遮光条的宽度为d ＝1.50 cm ，若计时器的示数为 0.0100 s ，则钢球的速度v ＝d t ＝1.50×10－20.010 0m/s ＝1.50 m/s.(3)由于空气阻力的存在，钢球下落过程中克服空气阻力做功，因此动能的增加量会小于重力势能的减少量，而题中表格数值表明动能的增加量大于重力势能的减少量，显然误差不是由于空气阻力造成的，而是由遮光条在钢球的下面，测得的速度比钢球的实际速度大造成的.(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L 和l ，计算ΔE k 时，将v 折算成钢球的速度v ′＝lLv .[答案] (1)B (2)1.50(1.49～1.51都算对) 1.50(1.49～1.51都算对) (3)不同意，因为空气阻力会造成ΔE k 小于ΔE p ，但表中ΔE k 大于ΔE p . (4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L 和l ，计算ΔE k 时，将v 折算成钢球的速度v ′＝l Lv .[典例4] (2018·湖北孝感高三冲刺卷)用如图甲所示的实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒.m 2从高处由静止开始下落，m 1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.甲如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示.已知m 1＝50 g 、m 2＝150 g.则：(结果保留两位有效数字)乙(1)在纸带上打下计数点5时的速度v ＝ m/s.(2)在计数点0～5过程中系统动能的增量ΔE k ＝ J.为了简化计算，设g ＝9.8 m/s 2，则系统势能的减少量ΔE p ＝ J.(3)实验结果显示ΔE p >ΔE k ，那么造成这一现象的主要原因是____________________________________________.(4)在实验中，若某同学作出的12v 2h 图象如图丙所示，h 为从起点量起的长度，则据此得到当地的重力加速度g ＝ m/s 2.丙[答案] (1)2.4 (2)0.58 0.59 (3)摩擦阻力造成的机械能损失 (4)9.7 提醒 完成课时作业(二十七)。
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第70节 验证机械能守恒定律1.2016年卷26.（3分）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【解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d 与挡光时间的比值进行计算，为：dv t=∆，当摆锤直径测量值大于真实值时，小球直径d 会变大，导致计算出的小球速度变大，故小球动能也会变大。
2.2017年天津卷9.（2）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______________。
A ．重物选用质量和密度较大的金属锤 B ．两限位孔在同一竖直面上下对正 C ．精确测量出重物的质量D ．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。
纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O 点为纸带上打出的第一个点。
重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。
A ．OA 、AD 和EG 的长度 B ．OC 、BC 和CD 的长度 C ．BD 、CF 和EG 的长度 C ．AC 、BD 和EG 的长度 【答案】①AB ； ②BC 。
【解析】①重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故A 正确；两限位孔在同一竖直面上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故B 正确；验证机械能守恒定律的原理是：21222121mv mv mgh -=，重物质量可以消去，无需精确测量出重物的质量，故C 错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故D 错误。
②由EG 的长度长度可求出打F 点的速度v 2，打O 点的速度v 1=0，但求不出OF 之间的距离h ，故A 错误；由BC 和CD 的长度长度可求出打C 点的速度v 2，打O 点的速度v 1=0，有OC 之间的距离h ，可以来验证机械能守恒定律，故B 正确；由BD 和EG 的长度可分别求出打C 点的速度v 1和打F 点的速度v 2，有CF 之间的距离h ，可以来验证机械能守恒定律，故C 正确；AC 、BD 和EG 的长度可分别求限位孔出BCF 三点的速度，但BC 、CF 、BF 之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故D 错误。
3.2013年卷11．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/s 2。
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h A 、h B 和h C 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v B = 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）v B 2/2=7.61(m/s)2，因为mv B 2/2≈mgh B ，近似验证机械能守恒定律 解析：（1）由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知Th h v AC B 2-=，由电源频率为50Hz 可知T =0.02s ，代入其他数据可解得v B =3.90m/s.（2）本实验是利用自由落体运动验证机械能守恒定律，只要在误差允许围，重物重力势能的减少等于其动能的增加，即可验证机械能守恒定律。
选B 点分析，由于m .mgh ,m .mv B B 8577617212=≈，故该同学的实验结果近似验证了机械能守恒定律。
4.2015年理综卷21.（10分）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86.59cm70.99cm78.57cmAB CO 打点计时器重物纸带图(a)图(b)①29 cm30 31 32 33 34 35 36 3738 A B C DE小车图2所示的两条纸带①和②。
纸带__________的加速度大（填①或者②），其加速度大小为____________。
答案：（1）AB ；BDE （2）①； (2.5±0.2)m/s 2解析：（1）验证“机械能守恒定律”实验，需要在竖直面打出一条重锤下落的纸带，即可验证，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①中前三个点的位移差为Δx 1=(32.40-30.70)-(30.70-29.10)=0.1cm 纸带②中前三个点的位移差为Δx 2=(31.65-29.00)-(29.00-27.40)=0.05cm根据逐差法2x aT ∆=可得纸带①的加速度比②大，大小为22222m /s 52m /s 201010...T xa =⨯==-∆。
5.2011年卷14．现要通过实验验证机械能守恒定律。
实验装置如图1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 的砝码相连；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 点到导轨低端C 点的距离，h 表示A 与C 的高度差，b 表示遮光片的宽度，s 表示A ，B 两点的距离，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。
用g 表示重力加速度。
完成下列填空和作图； （1）若将滑块自A 点由静止释放，则在滑块从A 运动至B 的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 。
动能的增加量可表示为 。
若在运动过程中机械能守恒，21t 与s 的关系式为21t = ________. (2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A 点）下滑，测量相应的s 与t 值，结果如下表所示：以s 为横坐标，2t 为纵坐标，在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k = ×104m -1·s -2(保留3位有效数字)。
由测得的h 、d 、b 、M 和m 数值可以计算出s t-21直线的斜率k 0，将k 和k 0进行比较，若其差值在试验允许的围，则可认为此试验验证了机械能守恒定律。
答：（1）gs )m M dh(- 2221t b )m M (+ s db )m M (g )dm hM (t 2221+-= （2）如图； 2.40【解析】（1）重力势能的减少量gs )m M dh(mgs s d h Mg E p -=-=∆， 到达B 点的速度为tbv B =，动能的增加量2222121tb )m M (v )m M (E B k +=+=∆。
若在运动过程中机械能守恒，k p E E ∆=∆可得：s db)m M (g )dm hM (t 2221+-= （2）利用图像可求得斜率为2.40×104m -1·s -2。
利用实验数据分别进行逐差法得直线斜率为2.399×104m -1·s -2，保留3位有效数字为2.40×104m -1·s -2。
6.2016年新课标I 卷22.（5分）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_____________，重物下落的加速度大小为_____________。
1.41.82.2 2.63.0 3.41.41.82.22.63.0 3.432图（b ）重物a ）(2) 已测得1238.89cm 9.50cm 10.10cm S S S ===，，，当地重力加速度大小为9.80m/s 2，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) )(221S S f +； )(232S S f+；)(2132S S f - (2) 40 解析： (1)由于重物匀加速下落，A 、B 、C 、D 各相邻点之间时间间隔相同，因此B 点应是从A 运动到C 的过程的中间时刻，由匀变速直线运动的推论可得：B 点的速度v B 等于AC 段的平均速度，即TS S v B 221+=由于f T 1=，故)(221S S f v B += 同理可得)(232S S fv C +=匀加速直线运动的加速度tv a ∆∆=故)(21)()[(21322132S S f fS S S S fT v v a B C -=+-+=-=①(2)重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得：g m F =ma -阻 ② 由已知条件 0.01gF =m 阻③由②③得0.99g a =代入①得： )(2132S S f a -=，代入数据得 Hz 40≈f7.2016年卷21（18分）（1）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。
图1为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R 随温度t 变化的示意图。
由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力 （选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更 （选填“敏感”或“不敏感”）。
（2）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。