- 验证机械能守恒定律
- 共87题
8． 某同学用图示装置验证机械能守恒定律。先将气垫导轨倾斜放置，用刻度尺分别测出 固定在导轨上的两个光电门a、b中心之间的距离L、导轨两端的水平距离s、两端的高度差h;接着利用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d。接通电源形成气垫后使滑块由静止开始沿导轨下滑，若此过程中导轨可看作光滑斜面，则滑块在导轨上的运动为 （选填“匀速直线”、“匀加速直线”或“变加速直线”）运动。再利用与a、b连接的光电计时器，测出滑块通过a、b的时间分别为tl、t2。已知滑块质量为m，且认为滑块经过a、b位置的速度大小分别为
正确答案
见解析
解析
滑块由静止开始演导轨下滑，滑块受力重力、支持力，合力恒定，根据牛顿第二定律，滑块做匀加速直线运动，滑块从a至b运动的过程中，重力势能的加少量为：
考查方向
本题主要考查验证机械能守恒定律．
解题思路
根据牛顿第二定律，结合运动性质，即可判定；根据下降的高度求出重力势能的减小量，依据动能表达式，即可求出从a至b运动过程中动能的增加量，从而即可求解
易错点
重力势能与动能的变化量的求解方法，注意下落的高度是解题的关键
知识点
22、用如图所示的实验装置验证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．图中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），计数点间的距离如图所示．已知电源的频率为50Hz，m1=50g，m2=150g，g=9.8m/s2，则（所有结果均保留三位有效数字）（1）在打点0～5过程中系统动能的增量△Ek= J，系统势能的减少量△Ep= J。
（2）若某同学作出v2-h图象如图c所示，则当地的重力加速度g=______m/s2。
正确答案
（1）0.576，0.588；（3）9.70
解析
（1）利用匀变速直线运动的推论有：v5= x46/ t46 = 
系统动能的增量为：△EK=Ek5-0=1/2（m1+m2）v52=1/2×(0.05+0.15)×2．42=0.576J．
系统重力势能减小量为：△Ep=（m2-m1）gh=0.1×9.8×0.6000m J=0.588J
在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒
（2）由于△EK=Ek5-0=1/2（m1+m2）v52=△Ep=（m2-m1）gh
由于（m1+m2）=2（m2-m1）
所以得到：v2/2=gh/2
所以 v2/2-h图象的斜率k=g/2=9.7m/s2．
考查方向
本题主要考查实验机械能守恒定律。
解题思路
验证动能的增量约等于势能的减少量
易错点
对实验不熟悉，图像不会处理。
知识点
16．（1）在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电频率为f=50 Hz，实验要求打点计时器在打第一个点时释放纸带。甲、乙、丙三位同学分别用同一装置各打出一条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0．48 cm、0．19 cm和0.18 cm，则甲同学在操作上有错误，其错误操作是____________。
（2）上述实验中，丁同学进行了正确的实验操作，得到如图所示的纸带，A、B、C、D、E为连续的五个计时点。打点计时器的打点周期为△t，重物的质量为m，测出AC、CE间的距离为L1、L2，则打C点时重物的动能为____________。
正确答案
（1）先释放纸带，然后打点。
（2）
解析
1、先释放纸带，初速度不为零，所以物体不是自由落体。
2、C点的瞬时速度=AE平均速度。
考查方向
解题思路
计算出C点的瞬时速度，再计算出C点物体的动能。
易错点
对纸带的测量及由测量数据进行计算，由计算结果进行分析。
知识点
10．在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示．他舍弃前面密集的点，以O为起点，从A点开始选取纸带上连续点A、B、C……，测出O到A、B、C……的距离分别为h1、h2、h3……．电源的频率为f．
（1）为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是__________．
A．选用铁质重锤
B．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上
C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直
D．重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直
（2）打B点时，重锤的速度vB为 ____________．
（3）小明用实验测得数据画出的v2-h图像如图乙所示．图线不过坐标原点的原因是______．
（4）另有四位同学在图乙的基础上，画出没有阻力时的v2-h图线，并与其比较，其中正确的是_____．
正确答案
（1）ABC；
（2）
（3）打下O点时重锤速度不为零；
（4）B。
解析
（1）在实验允许的范围内，应尽量增大重锤的质量，以减小因摩擦损失的能量在总能量的占比。A选项正确；打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力，B选项正确；释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，以减小纸带与打点计时器见的摩擦，但是一旦运动起来就不能继续用手牵动纸带了，以避免手与纸带之间的摩擦。
（2）瞬时速度利用匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于全程平均速度来计算，vB=
（3）重锤下落的过程，实际的能量守恒方程为：mgh = 
（4）① 重锤下落的初始位置时一样的，所以无论有无摩擦，最终图线的延长线一定交于一点；
② 由（3）可知，重锤下落的过程中，因为受到摩擦阻力，所以(mg-f)h = 
考查方向
解题思路
（1）参见易错点；
（2）瞬时速度利用匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于全程平均速度来计算。
（3）写出重锤下落过程的能量守恒方程ΔEp=ΔEk+Qf，即mgh =
（4）重锤下落的初始位置时一样的，所以无论有无摩擦，最终图线的延长线一定交于一点。
易错点
1、打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
2、选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。
3、因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。
4、在实验允许的范围内，应尽量增大重锤的质量，以减小因摩擦损失的能量在总能量的占比。
知识点
如图(甲)所示是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置，用这装置打出一些纸带。
24.选用一条打点较清晰的纸带，测得第1.2点间的距离为6mm，出现这现象的原因是________________________________________。
26.根据实验得到的数据作出下落距离S与下落时间t2的关系如图(丙)所示，则由实验测得当地的重力加速度g=________m/s2，g值与实际相差较远的原因是__________________________。
25.另选取一条符合实验要求的纸带，在第一个点上标O，在离O点较远的位置开始选取三个连续点A.B.C，如图(乙)所示。已知打点计时器每隔0.02s打一次点，根据图上所得的数据，打B点时重锤的速度为_________m/s(保留三位有效数字)，应取图中O点和________点来验证机械能守恒定律。
正确答案
(1)先释放纸带，后接通电源(２分)；
解析
如果是自由落体运动，前两点间的距离约为2mm；现在1、2两点间达到了6mm，说明在打第一点时纸带已经下落了一段时间，即是先释放的纸带，后接通的电源.
考查方向
打点计时器系列实验中纸带的处理;验证机械能守恒定律
解题思路
明确实验原理，知道自由落体规律.
易错点
根据实验原理，会对实验现象，实验数据进行分析.
教师点评
本题考查了验证机械能守恒定律的实验，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与动能定理，功能关系等知识点交汇命题.
正确答案
(3)9.2(２分)，振针阻力.空气阻力.摩擦阻力等阻力作用(２分)，
解析
由
本实验中误差主要来自于振针阻力、空气阻力以及摩擦阻力等，从而使求出重力加速度偏小；
考查方向
验证机械能守恒定律
解题思路
根据自由落体规律可明确对应的公式，根据图象的性质可求出重加速度，根据实验原理找出误差原因.
易错点
关键理解实验原理，得出g的表达式分析.
教师点评
本题考查了验证机械能守恒定律的实验，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与动能定理，功能关系等知识点交汇命题.
正确答案
(2)2.94(２分)，B(１分)；
解析
B点的速度等于AC段的平均速度，故有：
为了验证机械能守恒，应明确下落高度和速度，故应选取O点和B点进行验证.
考查方向
打点计时器系列实验中纸带的处理;验证机械能守恒定律
解题思路
在涉及到纸带实验中，若纸带是匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度.
易错点
注意有效数字的保留方法.
教师点评
本题考查了验证机械能守恒定律的实验，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与动能定理，功能关系等知识点交汇命题.
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