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2021年高考物理一轮基础复习专题06验证机械能守恒试题含答案解析.doc
年级:高中
难度:中等
更新时间:2020-10-20
下载:169次
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一、实验,探究题(共18题)
1.

在验证机械能守恒定律的实验中,质量为0.20kg的重物拖着纸带自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示。已知相邻计数点间的时间间隔为0.02秒,当地的重力加速度为9.80m/s2,回答以下问题。

1)纸带的       (选填“左”或“右”)端与重物相连;

2)打点计时器应接       (选填“直流”或“交流”)电源,实验时应先       (填“释放纸带”或“接通电源”);

3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量=        J,此过程中物体动能的增加量=        J;(结果保留3位有效数字)

4)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能大于重锤动能的增加,其原因主要是由于在重锤下落的过程中存在阻力作用,通过以上实验数据可以测出重锤在下落过程中受到的平均阻力大小F =         N。(结果保留1位有效数字)

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难度:容易
知识点:机械能守恒定律
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2.

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,操作时,先通电再放纸带。质量m=2.00㎏的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列点。如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带,O为第一个点,ABC为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。已知打点计时器每隔0.02 s打一次点,当地的重力加速度g=9. 80m/s2 。根据图上所得的数据,应取图中O点和B点来验证机械能守恒定律,则:(结果取3位有效数字)

1)打B点时,重锤下落的速度为vB=         m/s

2)从O点到B点,重物重力势能减少量=         J

3)从O点到B点,重物动能增加量=        J

4)实验的结论是                                                     

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组卷:164次
难度:容易
知识点:机械能守恒定律
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3.

用如图甲所示的实验装置做验证机械能守恒定律的实验,让质量为m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图乙所示,O点为刚释放重锤时打出的点,相邻两记数点的时间间隔为0.02sg10m/s2 ,求(结果保留两位有效数字)

1)打点计时器打下记数点B时,重锤的速度vB =_______________

2)从打点O到打下记数点B的过程中,重锤重力势能的减小量EP=_________________,动能的增加量=__________________

3)由此可得出的结论是:____________________________________________

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难度:容易
知识点:机械能守恒定律
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4.

如图a所示,阿特伍德机是一套定滑轮系统,利用这套定滑轮系统,也可以验证机械能守恒定律。

a

(1)若实验室提供的测量工具有三种,其中一种是天平,用来测量甲、乙两物体的质量Mm(M>m),另外两种测量工具应该是             

(2)只要等式          (用测量的量表示)在误差范围内成立,就验证了机械能守恒定律。(当地重力加速度为g

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难度:中等
知识点:机械能守恒定律
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5.

(2016·北京高考)利用图甲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,得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点ABC,测得它们到起始点O的距离分别为hAhBhC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为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vgt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。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。

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难度:容易
知识点:机械能守恒定律
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6.

(2017·天津高考)如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。

(1)对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是________

A.重物选用质量和密度较大的金属锤

B.两限位孔在同一竖直面内上下对正

C.精确测量出重物的质量

D.用手托稳重物,接通电源后,撒手释放重物

(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上,按正确操作得到了一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点,其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________

AOAADEG的长度                           BOCBCCD的长度

CBDCFEG的长度                             DACBDEG的长度

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难度:容易
知识点:机械能守恒定律
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7.

如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做验证机械能守恒定律的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得AB间的距离为H(Hd),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g。则:

(1)如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径d______cm

(2)多次改变高度H,重复上述实验,作出  H的变化图像如图丙所示,当图中已知量t0H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式:________________时,可判断小球下落过程中机械能守恒。

(3)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp,增加下落高度后,则ΔEpΔEk________(选填增大”“减小不变”)

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难度:偏难
知识点:机械能守恒定律
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8.

某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05 s闪光一次,如图所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表。(当地重力加速度取9.8 m/s2,小球质量m0.2 kg,结果保留三位有效数字)

 (1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5________ m/s

(2)t2t5时间内,重力势能增加量ΔEp____ J,动能减少量ΔEk____ J

(3)在误差允许的范围内,若ΔEpΔEk近似相等,即可验证机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp________ΔEk(选填“>”“<””),造成这种结果的主要原因是_________________

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组卷:184次
难度:容易
知识点:机械能守恒定律
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9.

用如图甲所示的实验装置验证m1m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带通过打点计时器,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。如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),计数点间的距离已标注,打点计时器所接电源频率为50 Hz。已知m150 gm2150 g,则(计算结果均保留两位有效数字)

 (1)在纸带上打下计数点5时的速度v5________m/s

(2)在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔEk________J,系统势能的减少量ΔEp________J(取当地的重力加速度g10 m/s2)

(3)若某同学作出v2-h图像如图丙所示,则当地的重力加速度g________ m/s2

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组卷:116次
难度:中等
知识点:机械能守恒定律
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10.

如图甲所示是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置。(g9.80 m/s2)

(1)选出一条清晰的纸带如图乙所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,ABC为三个计数点,打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流。用分度值为1 mm的刻度尺测得OA12.41 cmOB18.90 cm

OC27.06 cm,在计数点ABBC之间还各有一个点,重锤的质量为1.00 kg。甲同学根据以上数据算出:当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了______J;此时重锤的速度vB______ m/s,此时重锤的动能比开始下落时增加了_______ J(结果均保留三位有效数字)

(2)某同学利用他自己实验时打出的纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,然后以h为横轴、以v2为纵轴作出了如图丙所示的图线,图线的斜率近似等于________

A19.6    B9.8    C4.90

图线未过原点O的原因是____________________________

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组卷:134次
难度:偏难
知识点:机械能守恒定律
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11.

用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压有6 V的交流电和直流电两种。重物从高处由静止开始下落,重物拖着纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点进行测量,即可验证机械能守恒定律。

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:

A.按照图示的装置安装器材;

B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;

C.用天平测出重物的质量;

D.释放纸带,同时接通电源开关打出一条纸带;

E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;

F.根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

其中没有必要进行或者操作不恰当的步骤是________(将其选项对应的字母填在横线处)

(2)在验证机械能守恒定律的实验中,若以v2为纵轴、以h为横轴,根据实验数据绘出v2­h的图像应是____________,才能验证机械能守恒定律。v2­h图像的斜率等于____________的数值。

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组卷:192次
难度:偏难
知识点:机械能守恒定律
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12.

利用如图b甲所示装置做验证机械能守恒定律实验。

b

(1)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,不需要的器材是          

A.              交流电源             B.刻度尺            C.天平(含砝码)

(2)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点ABC,测得它们到起始点O的距离分别为hAhBhC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T,设重物的质量为m。写出从打点O到打点B的过程中,验证机械能守恒的式子:                                     

(3)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v2-h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,请你分析论证该同学的判断是否正确:

                                                                         

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组卷:161次
难度:偏难
知识点:机械能守恒定律
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13.

某实验小组利用如图所示的装置验证机械能守恒定律,实验主要步骤如下:

① 将光电门安放在固定于水平地面上的长木板上;

② 将细绳一端连在小车上,另一端绕过两个定滑轮后悬挂一钩码,调节木板上滑轮的高度,使该滑轮与小车间的细绳与木板平行;

③ 测出小车遮光板与光电门之间的距离 L,接通电源,释放小车,记下小车遮光板经过光电门的时间 t

④ 根据实验数据计算出小车与钩码组成的系统动能的增加量和钩码重力势能的减少量。

(1)根据上述实验步骤,实验中还需测量的物理量有          

A.小车上遮光板的宽度d                    B.小车的质量m1

        C.钩码的质量m2                           D.钩码下落的时间 t′

2)由实验步骤和(1)选项中测得的物理量,可得到系统动能增加量的表达式为          钩码重力势能减少量的表达式为           ;

改变L 的大小,重复步骤。若在误差范围内,系统动能的增加量均等于钩码重力势能的减少量,说明该系统机械能守恒。

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组卷:165次
难度:容易
知识点:机械能守恒定律
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14.

2018年全国如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘:一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。现要测量图(a)中弹簧的劲度系数,当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为_______cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2,此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)。

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组卷:187次
难度:中等
知识点:重力与弹力
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15.

如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成探究动能定理的实验。

1)打点计时器使用的电源是         (选填选项前的字母)。

A.直流电源      B.交流电源

2)实验中,需要平衡摩擦力和其它阻力。正确操作方法是       (选填选项前的字母)。

A.把长木板右端垫高       B.改变小车的质量

在不挂重物且      (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其它阻力的影响。

A.计时器不打点     B.计时器打点

3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取ABC……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得ABC……各点到O点的距离为x1x2x3……,如图2所示。

实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=       ,打B点时小车的速度v=       

4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据做出如图3所示的v2W图像。由此图像可得v2W变化的表达式为_________________。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是_________

5)假设已经完全消除了摩擦力和其它阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图4中正确反映v2W关系的是______________

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组卷:163次
难度:偏难
知识点:动能和动能定律
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16.

某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示:轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

(1)       试验中涉及到下列操作步骤:

     把纸带向左拉直

     松手释放物块

     接通打点计时器电源

     向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量

上述步骤正确的操作顺序是_______(填入代表步骤的序号)。

       2)图(b)中ML纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50Hz。由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为______m/s。比较两纸带可知,________(填“M”“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

b

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组卷:166次
难度:容易
知识点:动能和动能定律
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17.

(2016·全国卷Ⅰ)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz30Hz40Hz,打出纸带的一部分如图(b)所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率,需要用实验数据和其它题给条件进行推算。

1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为_________,打出C点时重物下落的速度大小为________,重物下落的加速度的大小为________.

       2)已测得=8.89cm=9.50cm=10.10cm;当地重力加速度大小为9.80m/,实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出________Hz

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组卷:148次
难度:中等
知识点:机械能守恒定律
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18.

用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的BC位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得BC两点间距离x,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,静止释放,计时器显示遮光片从BC所用的时间t,用米尺测量AO之间的距离x

1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_______

2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量_______

A.弹簧原长  B.当地重力加速度  C.滑块(含遮光片)的质量

3)增大AO之间的距离x,计时器显示时间t_____

A.增大  B.减小  C.不变

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组卷:178次
难度:容易
知识点:动能和动能定律
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二、填空题(共2题)
1.

某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,通过实验数据分析,发现本实验存在较大的误差,为此改用如图乙所示的实验装置:通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出AB之间的距离h,用游标卡尺测得小铁球的直径d(d≪h),重力加速度为g。则小铁球经过光电门时的瞬时速度v________。如果dthg满足关系式t2________,就可验证机械能守恒定律。比较两个方案,改进后的方案相比原方案最主要的优点是______________________________________

【答案】
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组卷:126次
难度:容易
知识点:机械能守恒定律
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2.

某同学用弹簧测力计及刻度尺探究橡皮筋的弹力与其伸长量之间的关系,具体步骤如下:

(1)用刻度尺量出一条橡皮筋的自然长度L0,如图甲所示;

(2)将橡皮筋的一端固定,用弹簧测力计的挂钩拉橡皮筋,当测力计的读数为F时,记下此时橡皮筋的长度L,如图乙所示;

                     

(3)在橡皮筋的弹性限度内,改变测力计的读数,重复步骤(2),并将数据记录在下表中:

(4)F为纵坐标、L为横坐标建立坐标系,利用上表中的数据在坐标图中描点并绘制图线。

次数

1

2

3

4

5

6

测力计读数FN

0

1.0

2.0

3.0

4.0

4.5

橡皮筋长度Lcm

7.30

8.80

11.00

15.10

21.30

25.00

(5)根据图像可知,该种橡皮筋的弹力与其伸长量           成正比(选填不成);

在弹性限度内,其劲度系数随外力的增大而           (选填减小不变增大)。

(6)如果将这条橡皮筋从弯曲处剪成相等的两段,若给其中一段两端施加大小为2.0N,方向相反的力,则此段橡皮筋的长度为            cm

【答案】
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组卷:147次
难度:中等
知识点:重力与弹力
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试卷统计
试题总数:
20
总体难度:
中等
题型统计
大题类型
题目数
占比
实验,探究题
18
90.0%
填空题
2
10.0%
知识点统计
知识点
题目数
占比
机械能守恒定律
15
75.0%
重力与弹力
2
10.0%
动能和动能定律
3
15.0%
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