2、
C．vN＝
D．vN＝
3．關(guān)于利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，以下說(shuō)法正確的是( )
A．實(shí)驗(yàn)中摩擦是不可避免的，因此紙帶越短越好，因?yàn)榧垘г蕉?，克服摩擦力做的功就越少，誤差就越小
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)需稱出重錘的質(zhì)量
C．紙帶上第1、2兩點(diǎn)間距若不接近2 mm，則無(wú)論怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)誤差都一定較大
D．處理打點(diǎn)的紙帶時(shí)，可以直接利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)跡，而不必選取計(jì)數(shù)點(diǎn)
圖S6－2
4．xx·上饒一模利用如圖S6－2所示裝置可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)中電火花計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50 Hz，得到如圖S6－3所示的紙帶．選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)
3、A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為s0＝19.00 cm，點(diǎn)A、C間的距離為s1＝8.36 cm，點(diǎn)C、E間的距離為s2＝9.88 cm，取9.8 m/s2，測(cè)得重物的質(zhì)量為100 g.
選取O、C兩點(diǎn)為初末位置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．重物減少的重力勢(shì)能為_(kāi)_______，打下C點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能為_(kāi)_______J．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
圖S6－3
5．xx·寶雞質(zhì)檢圖S6－4甲是某實(shí)驗(yàn)小組驗(yàn)證鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，圖中的氣墊導(dǎo)軌被水平地固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上．
甲 乙
圖S6－4
(1)實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量遮光條的
4、寬度d，測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝________mm.
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由光電計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門所用的時(shí)間Δt，鉤碼的質(zhì)量m已用天平測(cè)得，為了驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有__________________________(文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示)．
(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的關(guān)系式是__________(用測(cè)量的物理量符號(hào)表示)
6．利用氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，先把導(dǎo)軌調(diào)成水平，然后按如圖S6－5所示的方式，用墊塊把導(dǎo)軌一端墊高H，質(zhì)量為m的滑塊上安裝寬度d＝3.0 cm的遮光
5、板．使滑塊由軌道上端任一處滑下，測(cè)出它通過(guò)光電門G1和G2時(shí)的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2這段過(guò)程中動(dòng)能的增加量ΔEk＝m(v－v)，再算出重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝mgh，比較ΔEk與ΔEp的大小，便可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．圖中H、L、s均已事先設(shè)定，滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門所用時(shí)間分別為Δt1和Δt2.
圖S6－5
(1)滑塊速度v1、v2的表達(dá)式分別為v1＝________、v2＝________，滑塊通過(guò)G1、G2時(shí)的高度差h的表達(dá)式h＝__________．
(2)若測(cè)得圖中L＝1.0 m，s＝0.50 m，H＝20 cm，m＝500 g，滑塊通過(guò)G1和G2的時(shí)間分別為5
6、.0×10－2 s和2.0×10－2s，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80 m/s2，則動(dòng)能增加量ΔEk＝______，重力勢(shì)能減少量ΔEp＝______(以上兩空保留三位有效數(shù)字)，由此得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是__________________________________．
7．在用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)按照正確的操作得到如圖S6－6所示的紙帶，其中O是起始點(diǎn)，A、B、C是由頻率為50 Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)．該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中(單位cm)．
圖S6－6
(1)這三個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是________(填“O
7、A”“OB”或“OC”)段，應(yīng)記作____cm.
(2)甲同學(xué)用質(zhì)量為1 kg的重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作為B點(diǎn)處的瞬時(shí)速度，則OB段重錘重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)___________，而動(dòng)能的增加量為_(kāi)_________(以上兩空保留三位有效數(shù)字)．這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量________動(dòng)能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)．
(3)乙同學(xué)根據(jù)同一條紙帶的同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)O記為第1個(gè)點(diǎn)，圖中的B是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第9個(gè)點(diǎn)．因此他
8、用vB＝gt計(jì)算B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，得到動(dòng)能的增加量，這樣驗(yàn)證時(shí)的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量________動(dòng)能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________________________________________________________________________．
(4)丙同學(xué)根據(jù)同一條紙帶上測(cè)量出的數(shù)據(jù)，算出A、B之間的距離以及B、C之間的距離，利用公式a＝算出紙帶下落時(shí)的重力加速度a，并把這個(gè)加速度當(dāng)做當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔?jì)算出重力勢(shì)能的減少量；同時(shí)用AC段的平均速度作為B點(diǎn)的瞬時(shí)速度從而算出動(dòng)能的增加量，這樣驗(yàn)證時(shí)的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量_
9、_______動(dòng)能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________________________________________________________________________．
8．xx·江西名校聯(lián)考“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖S6－7所示的甲或乙方案來(lái)進(jìn)行．
(1)兩種方案中，較理想的是________(填“甲”或“乙”)方案；
圖S6－7
(2)圖S6－8是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖中所標(biāo)的數(shù)據(jù)是相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，已知每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝0.1 s，則B點(diǎn)對(duì)應(yīng)物體的速度vB＝__________m/s，D點(diǎn)對(duì)應(yīng)物
10、體的速度vD＝____m/s；
(3)經(jīng)分析該紙帶是采用________(填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的．
圖S6－8
9．xx·無(wú)為聯(lián)考(1)關(guān)于利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的敘述中，正確的有( )
A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)要使兩個(gè)限孔位于同一豎直線上并安裝穩(wěn)定，以減小紙帶下落過(guò)程中的阻力
B．需用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量
C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用四節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組作為電源
D．用手托著重錘，先閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源開(kāi)關(guān)，然后釋放重錘
E．打出的紙帶中，只要點(diǎn)跡清晰，就可以運(yùn)用公式mgΔh＝mv2驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒
F．驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒必須先確定重力勢(shì)能的參考平
11、面
(2)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒時(shí)，實(shí)驗(yàn)中計(jì)算某一點(diǎn)的速度時(shí)，甲同學(xué)用v＝gt來(lái)計(jì)算，乙同學(xué)用vn＝來(lái)計(jì)算．其中________同學(xué)的計(jì)算方法更符合實(shí)驗(yàn)要求．重力加速度g的數(shù)值，甲同學(xué)用9.8 m/s2代入，乙同學(xué)用通過(guò)對(duì)紙帶分析計(jì)算出重錘下落的實(shí)際加速度代入，丙同學(xué)用當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度代入，其中________同學(xué)的做法是正確的．
(3)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果時(shí)發(fā)現(xiàn)重物重力勢(shì)能的減少量ΔEp略大于動(dòng)能的增加量ΔEk，乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)ΔEp<ΔEk，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中肯定存在錯(cuò)誤的是______同學(xué)．本實(shí)驗(yàn)中引起誤差的主要原因是_________________________________________
12、_______________________________
________________________________________________________________________.
實(shí)驗(yàn)(六)
1. A [解析] 重物下落需克服阻力做功，因此機(jī)械能不守恒，重物減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，另一部分用于克服摩擦力做功而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故減小的重力勢(shì)能大于增加的動(dòng)能．選項(xiàng)A正確．
2．C [解析] 承認(rèn)物體下落的實(shí)際加速度為g，即承認(rèn)了機(jī)械能守恒，故不能采用公式v＝gt計(jì)算打N點(diǎn)時(shí)紙帶下落的速度，N點(diǎn)的速度為sn和sn＋1段的平均速度，即vN＝；或者用vN＝表示
13、N點(diǎn)的速度，故只有C項(xiàng)正確．
3. D [解析] 紙帶過(guò)短，長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差較大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由mv2＝mgh知，只需驗(yàn)證v2＝gh即可，不必測(cè)量重錘質(zhì)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對(duì)C選項(xiàng)中的紙帶，可選點(diǎn)跡清晰、距離合適的任兩點(diǎn)M、N，通過(guò)計(jì)算ΔEk＝mv－mv與mghMN比較，實(shí)驗(yàn)誤差不一定大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；自由落體運(yùn)動(dòng)加速度較大，除去1、2兩點(diǎn)，其他相鄰兩點(diǎn)間的距離均大于或遠(yuǎn)大于2 mm，用毫米刻度尺測(cè)量完全可以，不必選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，選項(xiàng)D正確．
4．0.27 0.26
[解析] 重物減少的重力勢(shì)能ΔEp＝mg(s0＋s1)＝0.27 J，打C點(diǎn)時(shí)重物的速度vC＝＝2.28 m/s，動(dòng)能Ek＝mv＝
14、0.26 J.
5．(1)3.695 (2)滑塊的質(zhì)量M 滑塊由靜止運(yùn)動(dòng)到光電門的位移s (3)mgs＝
[解析] (1)d＝3.5 mm＋19.5×0.01 mm＝3.695 mm；
(2)驗(yàn)證鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，計(jì)算減少的重力勢(shì)能時(shí)需用到滑塊由靜止運(yùn)動(dòng)到光電門的位移s，計(jì)算增加的動(dòng)能時(shí)需用到滑塊的質(zhì)量M；
(3)滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度v＝，上述過(guò)程中滑塊和鉤碼系統(tǒng)增加的動(dòng)能ΔEk＝(M＋m)v2＝，減少的重力勢(shì)能ΔEp ＝mgs.如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)ΔEp＝ΔEk，即mgs＝，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．
6．(1) s (2)0.473 J 0.490 J 在誤
15、差允許范圍內(nèi)，滑塊下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒
[解析] (1)由于擋光板寬度d＝3.0 cm很小，而滑塊通過(guò)光電門的時(shí)間極短，故可以認(rèn)為滑塊通過(guò)兩光電門時(shí)的平均速度就等于通過(guò)G1和G2兩位置的瞬時(shí)速度，即v1＝，v2＝；由導(dǎo)軌的傾角sinα＝＝，可得h＝ssinα＝s.
(2)v1＝＝＝0.60 m/s，v2＝＝＝1.50 m/s，高度差h＝s＝×0.50 m＝0.10 m．動(dòng)能增加量ΔEk＝m(v－v)＝0.473 J，重力勢(shì)能減少量ΔEp＝mgh＝0.490 J；實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：在誤差允許范圍內(nèi)，滑塊下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒．
7．(1)OC 15.70 (2)1.22 J 1.20 J 大于 (
16、3)小于 略
(4)等于 略
[解析] (1)按照有效數(shù)字要估讀一位的要求，OC段的讀數(shù)應(yīng)為15.70 cm；
(2)重錘重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝mghOB＝1.22 J，動(dòng)能的增加量ΔEk＝mv＝1.20 J，從計(jì)算結(jié)果可以看出重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，因?yàn)橛幸徊糠謾C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能了；
(3)由于重錘下落過(guò)程中受到阻力，打下B點(diǎn)時(shí)重錘的速度小于根據(jù)v＝gt計(jì)算出來(lái)的速度，故系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量小于動(dòng)能的增加量；
(4)下落時(shí)的重力加速度a是按實(shí)際運(yùn)動(dòng)計(jì)算的，v也是按照實(shí)際的運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算的，只要紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，mah＝mv2總成立．
8．(1)甲 (2)0.
17、95 1.91 (3)乙
[解析] (1)物體只受重力作用或阻力可忽略不計(jì)時(shí)，物體的機(jī)械能守恒，乙圖方案中物體受到的阻力比較大，所以方案甲比較理想；
(2)vB＝＝ m/s＝0.95 m/s，vD＝＝ m/s＝1.91 m/s；
(3)根據(jù)紙帶求出物體的加速度a＝＝4.8 m/s2，該加速度遠(yuǎn)小于重力加速度，顯然是由乙方案得到的．
9．(1)AD (2)乙 丙 (3)乙 重錘下落過(guò)程中存在著阻力作用
[解析] (1)本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證重物下落過(guò)程減少的重力勢(shì)能與增加的動(dòng)能相等，由實(shí)驗(yàn)原理可知不需用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期取決于交流電源的頻率，或者說(shuō)必須使用交流
18、電，不可用干電池代替，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；選取第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2 mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量，第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2 mm說(shuō)明打第一點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度為零．紙帶處理方法有兩種：一種是選取第一點(diǎn)和與第一點(diǎn)距離較遠(yuǎn)的另一點(diǎn)，可用mgh＝mv2驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒；另一種是選擇紙帶點(diǎn)跡清晰的部分，測(cè)量任意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離Δh，求出兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置重物的動(dòng)能之差ΔEk，用mgΔh＝ΔEk驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，選項(xiàng)E錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是重物重力勢(shì)能的減少量等于其動(dòng)能的增加量，而重力勢(shì)能的減少量與重力勢(shì)能的參考平面的位置無(wú)關(guān)，故本實(shí)驗(yàn)不需先確定重力勢(shì)能的參考平面，選項(xiàng)F錯(cuò)誤．
(2)用vn＝計(jì)算瞬時(shí)速度符合實(shí)驗(yàn)要求，因?yàn)槿绻_認(rèn)重物下落的加速度為重力加速度g，即確認(rèn)重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能當(dāng)然守恒．這是錯(cuò)誤，不是誤差，所以乙同學(xué)的方法更符合實(shí)驗(yàn)要求；重力加速度g的數(shù)值應(yīng)該取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度，所以丙同學(xué)的做法是正確的．
(3)重物在下落過(guò)程中受到摩擦阻力和空氣阻力，極少部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，所以重力勢(shì)能的減少量ΔEp略大于動(dòng)能的增加量ΔEk，故實(shí)驗(yàn)過(guò)程中肯定存在錯(cuò)誤的是乙同學(xué)．本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過(guò)程中存在著阻力作用．
2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 實(shí)驗(yàn)6 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（含解析）
