第24讲 实验：验证机械能守恒定律（练习）（原卷版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）.docx

第24讲实验：验证机械能守恒定律

目录

01模拟基础练

【题型一】教材原型实验

【题型二】实验的拓展创新

02重难创新练

【题型一】教材原型实验

1.某同学利用如图1所示装置进行“验证机械能守恒定律”的实验：

(1)关于这一实验，下列说法正确的是______；

A．实验使用电磁打点计时器，应接220V交流电 B．选择质量大体积小的物体作为重物

C．还必须配备的器材有秒表和刻度尺 D．本实验不需要测重物的质量

(2)实验中，该同学先接通电源，再释放重物，得到一条图2所示的纸带，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为纸带上所打的三个点，测得它们到起始点O的距离分别为、、，在A和B、B和C之间还各有一个点。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T，重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量，动能增加量；（用题目中已知字母表示）

(3)因重物下落过程受各种阻力的影响，则该同学数据处理的结果会出现（选填“”、“=”或“”）；

(4)该同学进一步求出纸带上各点的速度大小v，然后作出相应的图像，画出的图线是一条通过坐标原点的直线。该同学认为：只要图线通过坐标原点，就可以判定重物下落过程机械能守恒，该同学的分析（选填“合理”或“不合理”）。

【答案】(1)BD

(2)

(3)

(4)不合理

【详解】（1）A．电磁打点计时器接8V左右的交流电源，故A错误；

B．为了减小空气阻力的影响，应选择质量大体积小的物体作为重物，故B正确；

C．本实验不需要用秒表测时间，但需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离，故C错误；

D．本实验考查机械能守恒定律，根据公式可知，质量会被约掉，故不需要测量质量，故D正确。

故选BD。

（2）[1]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量

[2]B点速度为

动能增加量

（3）根据动能定理可知，因重物下落过程受各种阻力的影响，则该同学数据处理的结果会出现。

（4）从起始点开始，若机械能守恒应满足

化简可得

作出的图像，若图像过原点，且其斜率等于当地的重力加速度，才可判定重锤下落过程机械能守恒，因此若只满足图像过坐标原点，并不能判定重锤下落过程中机械能守恒，因此该同学的分析不合理。

2．某实验小组的同学用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用交流电源的频率为50Hz，得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，测得重物的质量为。

(1)下列做法正确的有______。

A．图中两限位孔必须在同一竖直线上

B．实验时，应先释放纸带，再接通打点计时器的电源

C．选择的重物要求体积大、密度小

D．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提着纸带的上端，且让重物尽量靠近打点计时器

(2)当地重力加速度，选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，在该过程中，重物减少的重力势能是J，重物增加的动能是J。（结果均保留两位有效数字）

(3)另一实验小组的同学用如图丙所示装置来验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在力传感器上，力传感器可以直接显示绳子张力大小。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当F、m、g满足关系式时，即可验证小球的机械能守恒。

【答案】(1)AD

(2)0.410.40

(3)

【详解】（1）A．为减小纸带与限位孔间的阻力，图中两限位孔必须在同一竖直线上，故A正确；

B．为打点稳定，应先接通打点计时器的电源，再释放纸带，故B错误；

C．为减小空气阻力的影响，选择的重物要求体积小、密度大，故C错误；

D．为充分利用纸带，将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提着纸带的上端，且让重物尽量靠近打点计时器，故D正确。

故选AD。

（2）[1]选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，在该过程中，重物减少的重力势能是

[2]相邻两计数点的时间间隔为

根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，点的速度为

重物增加的动能是

（3）小球释放到最低点，根据机械能守恒可得

小球在最低点，根据牛顿第二定律

可知若小球的机械能守恒，满足表达式

3．如图1所示为验证机械能守恒定律的实验装置。

(1)如图2，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是；

(2)由于受阻力的影响，重锤增加的动能与减少的重力势能的大小关系为（选填“大于”、“小于”或“等于”）

(3)如图是某次实验中打出的一条纸带，O点是打下的第一个点，打点计时