2020年高考物理一輪基礎復習： 專題22 驗證機械能守恒定律

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1、2020年高考物理一輪基礎復習： 專題22 驗證機械能守恒定律 姓名:________ 班級:________ 成績:________ 一、 單選題 (共2題；共4分) 1. （2分） (2017如東會考) 圖示為“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置．關于該實驗，下列說法中正確的是（ ） A . 固定打點計時器時，其限位孔必須在同一豎直面內 B . 手抓紙帶的位置越靠近打點計時器越好 C . 實驗中必須測出重錘的質量 D . 實驗中應先釋放紙帶，后接通電源 2. （2分） (2017高二上徐州期末) 如圖所示是用打點計時器驗證機

2、械能守恒定律的實驗裝置，關于這一實驗，下列說法中正確的是（ ） A . 應先釋放紙帶，后接通電源 B . 重物應選用密度小的物體 C . 開始時，應使重物靠近打點計時器 D . 需使用秒表測出重物下落的時間 二、 多選題 (共3題；共9分) 3. （3分） 某同學利用如圖甲所示的實驗裝置，通過研究紙帶上第一個點到某一個點之間的運動來驗證機械能守恒定律。通過實驗數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)本實驗存在較大的誤差，為此改用如圖乙所示的實驗裝置：通過電磁鐵控制的小鐵球從A點自由下落，下落過程中球心正好經(jīng)過光電門B時，通過與光電門B相連的毫秒計時器（圖中未畫出）記錄擋光時間t，用毫米刻度尺測出A

3、、B之間的距離h，用游標卡尺測得小鐵球的直徑 ，重力加速度為g。請回答下列問題： （1） 小鐵球經(jīng)過光電門時的瞬時速度v=________（用題中所給字母表示）。 （2） 如果d、t、h、g滿足關系式 ________，就可驗證機械能守恒定律。 （3） 比較兩個方案，改進后的方案相比原方案主要的兩個優(yōu)點是______。 A . 不需要測出小鐵球的質量 B . 電磁鐵控制小鐵球，更易保證小鐵球的初速度為0 C . 消除了紙帶與打點計時器之間的摩擦力影響 D . 數(shù)據(jù)處理大大簡化 4. （3分） (2019高三上浙江月考) 如圖所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重

4、物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可“驗證機械能守恒定律”。 （1） 實驗中打點計時器應選擇________較好（填“電火花式打點計時器”或“電磁式打點計時器”）。 （2） 安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖所示。圖中0點為打出的起始點，且速度為零。選取在紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E作為計數(shù)點。其中測出A、B、C、D、E點距起始點0的距離如圖所示。已知打點計時器打點周期為T=0.02s。由此可計算出物體下落到C點時的瞬時速度vC=________m/s.（結果 保留三位有效數(shù)字） （3） 實驗結果往往是重力勢能的減少量略大

5、于動能的增加量，關于此誤差，下列說法中正確的是_____________。 A . 該誤差屬于偶然誤差，可以通過多次測量取平均值的方法來減小該誤差 B . 該誤差屬于偶然誤差，可以通過掛一個小物塊來平衡阻力進而消除該誤差 C . 該誤差屬于系統(tǒng)誤差，可以通過多次測量取平均值的方法來消除該誤差 D . 該誤差屬于系統(tǒng)誤差，可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差 （4） 某同學在紙帶上選取計數(shù)點后，測量它們到起始點0的距離L并計算出打相應計數(shù)點時重錘的速度v，通過描繪v2 -h圖象去研究機械能是否守恒。若實驗中重錘所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不變，從理論上分析，合理的v2

6、 -h圖象是下圖中的哪一個。（填選填圖下對應的字母） A . B . C . D . 5. （3分） (2017高一下博白期末) 某同學用如圖甲所示的裝置，來驗證機械能守恒定律，下列說法正確的是（ ） A . 該實驗中，重物應選用質量大、體積小、密度大的材料 B . 該實驗中，可以由公式v=gt求出打某點的紙帶的速度 C . 該實驗中，應先接通電源后釋放重物 D . 該實驗中，打點計時器接到電源的直流輸出端上 三、 填空題 (共1題；共3分) 6. （3分） (2017高一下安達期末) 利用自由落體來驗證機械能守恒定律的實驗： 若已知打點計時器的電

7、源頻率為50Hz，當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2 ， 重物質量為m kg，實驗中得到一條點跡清晰的紙帶如圖所示，其中0為第一個點，A、B、C為另外3個連續(xù)點，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，重物由0點運動到B點，重力勢能減少量△EP=________J；動能增加量△Ek=________J，產生誤差的主要原因是________． 四、 實驗探究題 (共4題；共15分) 7. （4分） (2017甘谷模擬) 如圖1所示是利用自由落體運動進行“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置，所用的打點計時器通以50Hz的交流電． （1） 甲同學按照正確的實驗步驟操作后，選出一條紙帶如圖2所示，其中O點為重物剛

8、要下落時打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數(shù)點，用刻度尺測得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在計數(shù)點A和B、B和C之間還各有一個點．已知重物的質量為1.00kg，取g=9.80m/s2．在OB段運動過程中，重物重力勢能的減少量△Ep=________J；重物的動能增加量△Ek=________J（結果均保留三位有效數(shù)字）． （2） 該實驗沒有考慮各種阻力的影響，這屬于本實驗的________誤差（選填“偶然”或“系統(tǒng)”）．由此看，甲同學數(shù)據(jù)處理的結果比較合理的應當是△Ep________△Ek（選填“大于”、“等于”或“小于”）． （3）

9、 乙同學想利用該實驗裝置測定當?shù)氐闹亓铀俣龋虺隽艘粭l紙帶后，利用紙帶測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的速度為零的點的距離h，算出了各計數(shù)點對應的速度v，以h為橫軸，以 為縱軸畫出了如圖3所示的圖線．由于圖線沒有過原點，他又檢查了幾遍，發(fā)現(xiàn)測量和計算都沒有出現(xiàn)問題，其原因可能是：________． 乙同學測出該圖線的斜率為k，如果不計一切阻力，則當?shù)氐闹亓铀俣萭________k（選填“大于”、“等于”或“小于”）． （4） 丙同學利用該實驗裝置又做了其它探究實驗，分別打出了標號為①、②、③、④的4條紙帶，其中只有一條是做“驗證機械能守恒定律”的實驗時打出的．為了找出該紙帶，丙

10、同學在每條紙帶上取了點跡清晰的、連續(xù)的4個點，用刻度尺測出相鄰兩個點間的距離依次為x1、x2、x3．請你根據(jù)下列x1、x2、x3的測量結果確定該紙帶為________（選填標號）．（取g=9.80m/s2） ①6.13cm，6.52cm，6.91cm ②6.05cm，6.10cm，6.15cm ③4.12cm，4.51cm，5.30cm ④6.10cm，6.58cm，7.06cm． 8. （4分） (2017高一上天門期末) 某高一同學寒假時，在教材中查到木質材料與金屬材料間的動摩擦因數(shù)為0.2，為了準確驗證這個數(shù)據(jù)，他設計了一個實驗方案，如圖甲所示，圖中長鋁合金板水平固定．

11、（1） 下列哪些操作是必要的 A . 調整定滑輪高度，使細繩與水平鋁合金板平行 B . 將鋁合金板墊起一個角度 C . 選盡量光滑的滑輪 D . 砝碼的質量遠小于木塊的質量 （2） 如圖乙所示為木塊在水平鋁合金板上帶動紙帶運動時打出的一條紙帶，測量數(shù)據(jù)如圖乙所示，則木塊加速度大小a=________m/s2（電火花計時器接在頻率為50Hz的交流電源，結果保留2位有效數(shù)字）． （3） 該同學在實驗報告中，將測量原理寫為：根據(jù)mg﹣μMg=Ma，得μ= ．其中M為木塊的質量，m為砝碼盤和砝碼的總質量，a為木塊的加速度，重力加速度為g．判斷該同學的做法是否正確，如不正確，請寫出μ的

12、正確表達式：________． （4） 若m=70g，M=100g，則可測得μ=________（g取9.8m/s2，保留2位有效數(shù)字）． 9. （3分） (2017高二上鄭州開學考) 圖1是“研究平拋物體運動”的實驗裝置圖，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡． （1） 以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的有________． a．安裝斜槽軌道，使其末端保持水平 b．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇 c．每次小球應從同一高度由靜止釋放 d．為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接 （2） 圖2是某同學根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡，O為平拋的起點，在軌跡上任取三點

13、A、B、C，測得A、B兩點豎直坐標y1為5.0cm、y2為45.0cm，A、B兩點水平間距△x為40.0cm．則平拋小球的初速度v0為________m/s，若C點的豎直坐標y3為60.0cm，則小球在C點的速度vC為________m/s（結果保留兩位有效數(shù)字，g取10m/s2）． 10. （4分） (2017高一下水富期末) 利氣墊導軌驗證機械能守恒定律．實驗裝示意圖如圖1所示： （1） 實驗步驟： ①將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，將導軌調至水平． ②用游標卡尺測量擋光條的寬度L，結果如圖所示，由此讀出L=________mm． ③由導軌標尺讀出兩光電門中心

14、之間的距離x ④將滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2． ⑤從數(shù)字計時器（圖中未畫出）上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間△t1和△t2． ⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M，再稱出托盤和砝碼的總質量m． （2） 用表示直接測量量的字寫出下列所求物理量的表達式： ①當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和碼）的總動能分別為Ek1=________和Ek2=________． ②如果表達式________成立，則可認為驗證了機械能守恒定律． 五、 實驗題 (共6題；共36分) 11. （7分）

15、(2017高二下大連期末) 用如圖1實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖2所示．已知m1=50g、m2=150g，則（g取10m/s2 ， 結果保留兩位有效數(shù)字） （1） 在紙帶上打下記數(shù)點5時的速度v=________m/s； （2） 在打點0～5過程中系統(tǒng)動能的增量△EK=________J，系統(tǒng)勢能的減少量△EP=________J，由此得出的結論

16、是________； （3） 若某同學作出 v2﹣h圖象如圖3，則當?shù)氐膶嶋H重力加速度g=________m/s2． 12. （7分） (2017高二下南昌期末) 如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題： （1） 為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有．（填入正確選項前的字母，有選錯或不答的得0分） A . 米尺 B . 秒表 C . 0～12V的直流電源 D . 0～I2V的交流電源 （2） 實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h．某同學利

17、用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案． A ．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v=gt計算出瞬時速度v B ．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過v= 計算出瞬時速度 C ．根據(jù)做勻速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h= 計算出高度h D ．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v 以上方案中只有一種正確，正確的是________（填入正確選項前的字母）． 13. （5分） (2017黑龍江模擬) 利用氣墊導軌驗證機

18、械能守恒定律，實驗裝置如圖1所示，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌；導軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質量為M，左端由跨過輕質光滑定滑輪的細繩與一質量為m的小球相連；遮光片兩條長邊與導軌垂直；導軌上B點有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t，用d表示A點到光電門B處的距離，b表示遮光片的寬度，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度，實驗時滑塊在A處由靜止開始運動． （1） 用游標卡尺測量遮光條的寬度b，結果如圖2所示，由此讀出b=________mm； （2） 滑塊通過B點的瞬時速度可表示為________； （3） 某次實驗測得傾

19、角θ=30，重力加速度用g表示，滑塊從A處到達B處時m和M組成的系統(tǒng)動能增加量可表示為△Ek=________，系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為△Ep=________，在誤差允許的范圍內，若△Ek=△Ep則可認為系統(tǒng)的機械能守恒； （4） 在上次實驗中，某同學改變A、B間的距離，作出的v2﹣d圖象如圖3所示，并測得M=m，則重力加速度g=________m/s2． 14. （6分） (2017高一下岳陽期末) 用落體法“驗證機械能守恒定律”的實驗中：（g取9.8m/s2） （1） 運用公式 mv2=mgh時對實驗條件的要求是________．為此目的，所選擇的紙帶第1、2兩點間的

20、距離應接近________． （2） 若實驗中所用重物質量m=1kg，打點紙帶如圖所示，打點時間間隔為0.02s，則記錄B點時，重物速度vB=________，重物動能Ek=________；從開始下落起至B點，重物的重力勢能減小量是________，由此可得出的結論是________． 15. （7分） (2018高一下河口期中) 某實驗小組在做“驗證機械能守恒定律”實驗中，提出了如圖所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運動進行實驗，乙方案為用小車在斜面上下滑進行實驗． （1） 小組內同學對兩種方案進行了深入的討論分析，最終確定了一個大家認為誤差相對較小的方案，你認為該小

21、組選擇的方案是________．（選填甲、乙即可） （2） 若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖丙所示，相鄰兩點之間的時間間隔為0.02s，請根據(jù)紙帶計算出B點的速度大小為________m/s．（結果保留三位有效數(shù)字） （3） 該小組內同學根據(jù)紙帶算出了相應點的速度，作出v2﹣h圖線如圖丁所示，請根據(jù)圖線計算出當?shù)氐闹亓铀俣萭 = ________m/s2．（結果保留兩位有效數(shù)字） 16. （4分） (2016高二上贛州開學考) 在用重錘自由下落“驗證機械能守恒定律”的實驗中，如果紙帶上前面幾點比較密集，不夠清楚，可舍去前面比較密集的點，在后面取一段打點比較清楚的紙帶，同樣

22、可以驗證．如圖所示，取O點為起始點，相鄰各點的間距已量出并標注在紙帶上，若已知：所用打點計時器的打點周期為T，重物的質量為m，當?shù)刂亓铀俣葹間． （1） 根據(jù)紙帶提供的物理量計算，vA=________； vF=________； （2） 打點計時器自打A點到打出F點過程中： 重力勢能的減少量△EP=________ 動能的增加量為△Ek=________（用vA、vF表示） 第 17 頁 共 17 頁 參考答案 一、 單選題 (共2題；共4分) 1-1、 2-1、 二、 多選題 (共3題；共9分) 3-1、 3-2、 3-3、 4-1、 4-2、 4-3、 4-4、 5-1、 三、 填空題 (共1題；共3分) 6-1、 四、 實驗探究題 (共4題；共15分) 7-1、 7-2、 7-3、 7-4、 8-1、 8-2、 8-3、 8-4、 9-1、 9-2、 10-1、 10-2、 五、 實驗題 (共6題；共36分) 11-1、 11-2、 11-3、 12-1、 12-2、 13-1、 13-2、 13-3、 13-4、 14-1、 14-2、 15-1、 15-2、 15-3、 16-1、 16-2、