高考物理一轮复习课后限时作业23实验：验证机械能守恒定律（含解析）新人教版

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1、课后限时作业23　实验：验证机械能守恒定律时间：45分钟1．某同学利用下图所示装置验证以下两个规律：①两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳方向的分速度大小相等；②系统机械能守恒．P、Q、R是三个完全相同的物块，P、Q用细绳连接，放在水平气垫导轨上．物块R与轻质滑轮连接，滑轮放在细绳正中间，三个光电门分别放置于a、b、c处，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光．最初细绳水平，现将三个物块由静止释放．(忽略R上的挡光片到轻质滑轮间的距离)(1)为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R三个遮光片的遮光时间t1、t2、t3外，还需要测量的物理量有BCD(填选项前的字母)．A

2、．P、Q、R的质量MB．两个定滑轮间的距离dC．遮光片的宽度xD．最初R的遮光片到c的距离H(2)根据装置可以分析出P、Q的速度大小相等，则验证表达式为t1＝t2.(3)要验证物块R沿绳方向的分速度与物块P的速度大小相等，则验证表达式为＝.(4)若已知当地重力加速度g，则验证系统机械能守恒的表达式为.解析：(1)要证明①，需要测量两个定滑轮间的距离d和最初R的遮光片到c的距离H，通过几何关系可证明沿绳方向的分速度大小相等；要证明②，还需要测量遮光片的宽度x，根据运动学公式和动能定理列式可验证系统机械能守恒，故需要测量的物理量有d、H、x，选项B、C、D正确．(2)

3、物块P的速度vP＝，物块Q的速度vQ＝，因此需要验证的表达式为＝，化简可得验证t1＝t2即可．(3)物块R的速度vR＝，要验证物块P与物块R沿绳方向的分速度相等，则需要验证表达式＝.(4)整个系统减少的重力势能是ΔEp＝MgH，增加的动能ΔEk＝Mv＋Mv＋Mv，要验证系统机械能守恒，即验证表达式gH＝＋＋.2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验，如图甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在固定的红外线计时器正上方一定高度h处由静止释放，计时器能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次实验．此方案验证机械能守恒定律方便

4、快捷．(1)用螺旋测微器测小球的直径，测量结果如图乙所示，则小球的直径d＝17.805mm.(2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作出D(填选项前的字母)．A．ht图象B．h图象C．ht2图象D．h图象(3)经正确的实验操作，小明发现小球的动能增加量总是稍小于重力势能减少量，你认为增加释放高度h后，两者的差值会增大(选填“增大”“减小”或“不变”)．解析：(1)螺旋测微器的固定刻度为17.5mm，可动刻度为30.5×0.01mm＝0.305mm，所以最终读数为17.5mm＋0.305mm＝17.805mm.(2)当减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为

5、机械能守恒，则有mgh＝mv2，即2gh＝2，为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作h图象，故D正确．(3)增加释放高度h后，小球克服空气阻力做功增大，故两者的差值会增大．3．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．滑块在钩码通过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

6、钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1＝(选填“>”“＝”或“<”)Δt2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＝5.00mm.(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，要验证滑块和钩码组成的系统机械能守恒，还应测出滑块的质量M和两光电门间的距离L(写出物理量的名称及符号)．(4)若上述物理量间满足关系式mgL＝(m＋M)2，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．(重力加速度为g)

7、解析：(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，当题图乙中的Δt1＝Δt2时，滑块做匀速运动，说明气垫导轨已经水平．(2)用游标卡尺测遮光条宽度d，则d＝5.00mm.(3)滑块经过两个光电门的速度分别为和，钩码重力势能的减小量为mgL，要验证的关系是mgL＝(m＋M)2－(m＋M)2，故还应测出滑块的质量M和两光电门间的距离L.(4)若上述物理量间满足关系式mgL＝(m＋M)2－(m＋M)2，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．4．如图甲所示的装置叫做“阿特伍德机”，它是早期英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名的力

8、学实验装置