人教版高一 第七章 机械能守恒定律 专项5 验证机械能守恒定律的创新实验 天天练

一、实验题

1. 难度：中等

如图所示装置可用来验证机械能守恒定律，摆锤A拴在长为L的轻绳一端，轻绳另一端固定在O点，在A上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向θ角，由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直档板P阻挡而停止运动，这时铁片将做平抛运动而飞离摆锤，用刻度尺量出铁片的水平位移为S，下落高度为H．铁皮离开A时的摩擦损失机械能不计．

①要验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤初始位置离最低点的高度，其高度为______，同时还应求出摆锤在最低点时的速度，其速度应为_______．

②用实验中测量的物理量写出证明摆锤在运动中机械能守恒的关系式为_______．

2. 难度：简单

某中学实验小组的同学设计了如图甲所示的实验装置，利用平抛运动验证机械能守恒定律。其中曲面轨道与水平桌面相切，已知水平桌面距离水平地面的高度为，现将一质量为的小球由距离水平桌面高的位置无初速度放下，经过一段时间小球从桌面的末端沿水平方向离开，经测量可知小球的落地点距离桌面边缘的水平距离为。则：

(1)假设曲面轨道与小球间的摩擦力可忽略不计，则关于的表达式为________（用题中的物理量表示）；

(2)如果该小组的同学重复多次操作后，将得到的实验数据记录如下：

	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00
	2.62	3.89	5.20	6.53	7.78

在图乙中将表中的数据点描绘在坐标系中，并作出相应的函数图线________；

(3)将该同学作出的函数图线与图乙中的理论值相比较，得出小球离开水平桌面的速度大小比理论值________（选填“小”或“大”），并分析造成这一实验结果的原因：________。

3. 难度：中等

为了验证机械能守恒定律，小明设计了如图甲所示的实验，将一长为的气垫导轨固定在一平台上，将一宽度为的遮光条固定在滑块上，经测量可知遮光条和滑块的总质量为，气垫导轨的顶端到平台的高度为，将一质量为的钩码通过质量不计的细线与滑块相连，并跨过图甲中的摩擦不计的定滑轮；将一光电门固定在气垫导轨上，光电门到顶端的距离为。将滑块由气垫导轨的顶端静止释放，滑块沿气垫导轨下滑，经测量遮光条的挡光时间为，重力加速度用表示。请回答下列问题：

(1)上述过程中滑块和钩码的重力势能减少了_________________，滑块和钩码的动能增加了_________________，如果在误差允许的范围内系统的机械能守恒，则关于的表达式为_________________；

(2)小明进行了多次操作，并将每次测量的实验数据记录在表中：

	1	2	3	4	5
	0.600	0.800	1.000	1.200	1.400
	1.48	1.95	2.41	2.92	3.39

建立如图乙所示的坐标系，请根据图表中的数据作出相应的函数图线_________________，并由图像求出该直线斜率的大小为_________________ 。（保留3位有效数字）

4. 难度：简单

用如图所示装置可验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量相等的物体A、B，物体B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物体B的正下方。系统静止时，金属片C与圆环间的高度为，将B由静止释放，系统开始运动。当物体穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，两光电门固定在铁架台、处，通过数字计时器可测出物体B通过、这段距离的时间。

(1)若测得、之间的距离为，物体B通过这段距离的时间为，则物体B刚穿过圆环后的速度____________；

(2)若物体A、B的质量均用表示，金属片C的质量用表示，该实验中验证了下面哪个等式成立，即可验证机械能守恒定律，正确的选项为____________；

A.                         

B.

C.                   

D.

(3)本实验中的测量仪器除了刻度尺、光电门、数字计时器外，还需要____________；

(4)改变物体B的初始位置，使物体B由不同的高度落下穿过圆环，记录各次的高度，以及物体B通过、这段距离的时间，以为纵轴，以____________（填“”或“”）为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线，该直线的斜率____________。（用、、表示）

5. 难度：简单

某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．

（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt₁____Δt₂（选填“>”、“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平．

（2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=____mm．

（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m．将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt₁、Δt₂和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出____和____（写出物理量的名称及符号）．

（4）若上述物理量间满足关系式___________________，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒．