（新课标）2020高考物理一轮复习课时作业26实验：验证机械能守恒定律（含解析）新人教版

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1、实验：验证机械能守恒定律1．利用图1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2所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点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

2、的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝________，动能变化量ΔEk＝________．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v＝gt计算重物速度B．利用公式v＝计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响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v2h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

3、证该同学的判断是否正确．答案　①A　②AB　③－mghB　m()2　④C　⑤该同学的判断依据不正确解析　①根据机械能守恒定律，可得mgh＝mv2－0，故需要比较动能变化量与势能变化量，A项正确；②电磁打点计时器使用的是交流电源，故A项正确；因为在计算重力势能变化量时，需要用到纸带上两点之间的距离，所以还需要刻度尺，故B项正确；根据mgh＝mv2－0可得等式两边的质量抵消，故不需要天平，C项错误；③重力势能改变量为Ep＝－mghB，由于下落过程中是匀变速直线运动，所以根据中间时刻速度规律可得B点的速度为vB＝，所以ΔEk＝mvB2＝m()2；④实验过程中存在空气

4、阻力，纸带运动过程中存在摩擦力，C项正确；⑤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mgh－fh＝mv2－0⇒v2＝2(g－)h可知，v2h图像就是过原点的一条直线．要想通过v2h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.2．(2018·潍坊一模)在“验证机械能守恒定律”的实验中，一实验小组让小球自倾角为30°的斜面上滑下，用频闪相机记录了小球沿斜面下滑的过程，如图所示，测得B、C、D、E到A的距离分别为x1、x2、x3、x4，已知相机的频闪频率为f，重力加速度为g＝9.8m/s2.(1)滑块经过位置D时的速度vD＝

5、________．(2)选取A为位移起点，根据实验数据作出v2x图线，若图线斜率k＝________，则小球下滑过程机械能守恒．(3)若改变斜面倾角进行实验，请写出斜面倾角大小对实验误差的影响．________________________________________________________________________.答案　(1)　(2)9.8　(3)斜面倾角越大，误差越小解析　(1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可以求出D点的速度为：vD＝＝f；(2)若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有：mgH＝mv

6、2；即：gxsin30°＝v2解得：v2＝gx；根据实验数据作出v2x图线，若图线斜率k＝g＝9.8m/s2，则小球下滑过程机械能守恒．(3)当斜面倾角越大，压力越小，则摩擦阻力越小，因此阻力做功越少，则误差越小．3．(2018·邯郸一模)用如图甲所示的实验装置验证质量分别为m1、m2的两物块组成的系统机械能守恒．质量为m2的物块在高处由静止开始下落，打点计时器在质量为m1的物块拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙所示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)，所用电源的频率

7、为50Hz，计数点间的距离如图乙所示．已知m1＝100g、m2＝200g，取当地重力加速度为9.8m/s2.(结果均保留三位有效数字)(1)打计数点5时物块的速度大小为________m/s.(2)在打计数点0到5的过程中，系统动能的增量ΔEk＝________J；系统重力势能的减少是ΔEp＝________J.答案　(1)1.64　(2)0.403　0.404解析　(1)计数点5的瞬时速度v5＝＝×10－2m/s＝1.64m/s.(2)系统增加的动能ΔEk＝(m1＋m2)v52＝×0.3×1.642J≈0.403J，系统重力势能的减小量ΔEp＝(m2－m1)

8、gh＝0.1×10×(0.2664＋0