驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律基礎(chǔ)訓(xùn)練非選擇題1．(2021·廣東模擬)在用重錘和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的周期為0.02s，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2.該實(shí)驗(yàn)選取的重錘質(zhì)量為1.00kg，選取如圖所示的一段紙帶并測量出相鄰各點(diǎn)之間的距離，利用這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證重錘通過第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過程中遵從機(jī)械能守恒定律．通過計(jì)算可以得出在第2點(diǎn)位置時(shí)重錘的動能為________J；第5點(diǎn)位置時(shí)重錘的動能為________J；重錘從第2點(diǎn)至第5點(diǎn)間的過程中重力勢能的減小量為________J．(保留三位有效數(shù)字)2．(2020·陜西模擬)某小組同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，可以提供輸出電壓為8V的交變電流和直流電，交變電流的頻率為50Hz.重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)測量并分析，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．(1)該小組進(jìn)行了下面幾個(gè)操作步驟：A．按照圖示的裝置安裝器件；B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上；C．用天平測出重錘的質(zhì)量；D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；E．測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于其增加的動能．其中沒有必要進(jìn)行的步驟是________，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是________；(填選項(xiàng)字母)(2)一位同學(xué)進(jìn)行正確測量后挑選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量，如圖乙所示，其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C、D為連續(xù)打出的四個(gè)點(diǎn)．根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)，可得出打C點(diǎn)時(shí)重錘的速度為________m/s；(保留3位有效數(shù)字)(3)該小組測出多組重物下落的高度h和對應(yīng)的速度v，并作出eq\f(v2,2)－h(huán)圖象．則作出的圖象是________，就能證明重物下落過程機(jī)械能守恒；(4)某同學(xué)選用兩個(gè)形狀相同、質(zhì)量不同的重物a和b進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出eq\f(v2,2)－h(huán)圖象，并求出圖線的斜率k，如圖丙所示．通過分析發(fā)現(xiàn)造成k2值偏小的原因是實(shí)驗(yàn)中存在各種阻力，已知實(shí)驗(yàn)所用重物的質(zhì)量m2＝0.052kg，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力Ff＝________N．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)3．(2020·山西模擬)某實(shí)驗(yàn)小組要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，水平桌面上固定一氣墊導(dǎo)軌，把氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平，在導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光條的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端用跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的鉤碼相連，遮光條兩條長邊與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測量遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間t，用d表示遮光條的寬度，s表示A、B兩點(diǎn)間的距離，將遮光條通過光電門的平均速度看做滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度．用g表示重力加速度．完成下列問題．(1)如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d＝________mm；(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從如圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間t＝1.2×10－2s，則滑塊經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度為________m/s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；(3)若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放，考慮遮光條寬度的影響，則在滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動至B點(diǎn)的過程中，滑塊、遮光條與鉤碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)動能的增加量測量值；(4)該實(shí)驗(yàn)小組在研究中發(fā)現(xiàn)利用該裝置可測帶長方形遮光條的滑塊的總質(zhì)量M，實(shí)驗(yàn)小組多次改變光電門的位置，且每次均令滑塊自同一點(diǎn)(A點(diǎn))開始運(yùn)動，測量相應(yīng)的s與t值．某同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)后，想利用測得的數(shù)據(jù)探究s與t的關(guān)系．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)作出eq\f(1,t2)－s圖象，測得直線的斜率為k，已知鉤碼的質(zhì)量為m，則滑塊的總質(zhì)量M的表達(dá)式為________(用題目給出的字母表示)．4．(2020·山東模擬)某同學(xué)利用豎直上拋運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，所用裝置如圖甲所示．A、B為兩個(gè)光電門，與安裝在底座上的彈射裝置在同一豎直線上．(1)該同學(xué)用螺旋測微器測量小球的直徑，讀數(shù)如圖乙所示，小球直徑為________cm.彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測出小球通過A、B的時(shí)間分別為2.16×10－3s、5.15×10－3s，由此可知小球通過光電門A、B時(shí)的速度分別為vA、vB，其中vA＝________m/s(保留3位有效數(shù)字)；(2)用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，只需比較________(用題目中涉及的物理量符號表示)是否相等，就可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．5．(2021·上海模擬)學(xué)生實(shí)驗(yàn)“用DIS研究機(jī)械能守恒定律”的裝置如圖a所示，某組同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，選擇DIS以圖象方式顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所顯示的圖象如圖b所示．圖象的橫軸表示小球距D點(diǎn)的高度h，縱軸表示小球的重力勢能Ep、動能Ek或機(jī)械能E.試回答下列問題：(1)在圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，固定于小球下端、寬度為Δs，且不透光的薄片J是________，傳感器K的名稱是________．(2)在圖b所示的圖象中，表示小球的重力勢能Ep、動能Ek、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是________(按順序填寫相應(yīng)圖線所對應(yīng)的文字)．(3)根據(jù)圖b所示的實(shí)驗(yàn)圖象，可以得出的結(jié)論是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________.6．(2020·廣西模擬)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．輕桿兩端固定兩個(gè)大小相等但質(zhì)量不等的小球P、Q，桿可以繞固定于中點(diǎn)O的水平軸在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動．O點(diǎn)正下方有一光電門，小球球心可恰好通過光電門，已知重力加速度為g.(1)用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑為d＝________cm.(2)P、Q從水平位置由靜止釋放，當(dāng)小球P通過最低點(diǎn)時(shí)，與光電門連接的數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間為Δt＝0.01s，則小球P經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度為v＝________m/s.(3)若兩小球P、Q球心間的距離為L，小球P的質(zhì)量是小球Q質(zhì)量的k倍(k＞1)，當(dāng)滿足k＝________(用L、d、Δt、g表示)時(shí)，就表明驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．7．(2021·安徽模擬)實(shí)驗(yàn)中掛鉤位置可認(rèn)為不變，利用力傳感器和單擺小球來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．①如圖甲所示，固定力傳感器M.②取一根不可伸長的細(xì)線，一端連接小鐵球，另一端穿過固定的光滑小圓環(huán)O，并固定在傳感器的掛鉤上(小圓環(huán)剛好夠一根細(xì)線通過)．③將小鐵球自由懸掛并處于靜止?fàn)顟B(tài)，從計(jì)算機(jī)中得到拉力隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示．④讓小鐵球以較小的角度在豎直平面內(nèi)的A、B之間擺動，得到拉力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象如圖丙所示．(1)為驗(yàn)證小鐵球在最高點(diǎn)A和最低處的機(jī)械能是否相等，則________．A．必須要測出小鐵球的直徑DB．必須要測出小鐵球的質(zhì)量mC．必須要測出細(xì)線離開豎直方向的最大偏角θD．必須要知道圖乙、丙中F0，F(xiàn)1，F(xiàn)2的大小(2)若已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)測得了(1)中所需的物理量，則為了驗(yàn)證小鐵球在最高點(diǎn)B和最低點(diǎn)處的機(jī)械能是否相等，只需驗(yàn)證等式________是否成立即可．(用題中所測得的物理量符號表示)答案1．1.132.211.062．(1)CB(2)2.27(3)一條過原點(diǎn)的傾斜直線(4)0.0313．(1)3.80(2)0.32(或3.2×10－1)(3)大于(4)M＝eq\f(2mg,kd2)－m4．(1)1.2986～1.29886.01