2024届高考物理二轮复习实验精解训练（6）
实验：验证机械能守恒定律
1.如图甲所示是验证机械能守恒定律的实验装置示意图.不可伸长的轻绳一端拴一小圆柱，另一端固定在O点.将轻绳拉至水平后由静止释放.在最低点处放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点时的挡光时间?t，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，重力加速度为g.
（1）如图乙所示，小圆柱的直径d?________cm.
（2）测出悬点O到圆柱重心的距离l，若等式gl?______成立（用题目中字母表示即可），说明小圆柱下摆过程中机械能守恒.
（3）若在悬点O安装一个拉力传感器，测出小圆柱运动到最低点时绳子上的拉力F，则要验证向心力公式还需要测量的物理量是_________（用文字和字母表示），若等式v2F?___________成立，则可验证向心力公式Fn?m.
R2.气垫导轨是研究与运动有关的实验的装置，也可以用来研究功能关系.如图甲所示，在气垫导轨的左端固定一轻质弹簧，轨道上有一滑块A紧靠弹簧但不连接，滑块的质量为m.
（1）用游标卡尺测出滑块A上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则挡光片宽度d?________cm.
（2）利用该装置研究弹簧对滑块做的功的大小.某同学打开气源，调节装置，使滑块可以静止悬浮在导轨上，然后用力将滑块A压紧到P点，释放后，滑块A上的挡光片通过光电门的时间为?t，则弹簧对滑块所做的功为___________（用题中所给字母表示）.
（3）利用该装置测量滑块与导轨间的动摩擦因数.关闭气源，仍将滑块A压紧到P点后释放，当光电门到P点的距离为x时，测出滑块A上的挡光片通过光电门的时间为t，移动光电门，测出多组数据（滑块都能通过光电门），并绘出如图丙所示的图象，已知该图线斜率的绝对
值为k，则滑块与导轨间的动摩擦因数为___________（重力加速度用g表示）.
3.某实验小组在做“验证机械能守恒定律”的实验时，提出了如图1所示的甲、乙两种方案.甲方案为利用重物自由落体运动进行实验，乙方案为利用小车在斜面上下滑进行实验.
（1）该小组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组应选择的方案是__________，理由是___________.
（2）若该小组采用甲方案的装置打出了一条纸带如图2所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，则根据纸带可计算出B点的速度大小为________m/s.（结果保留三位有效数字） （3）该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出的v2?h图象如图3所示，根据图象可计算出当地的重力加速度g?_____m/s2.（结果保留三位有效数字）
4.某同学设想用如图甲所示的装置，研究两个完全相同的小球碰撞时有无机械能损失，设想如下：小球A用不可伸长的轻质细绳悬于O点，当A摆到O点正下方的C点时恰好与桌面接触但无压力，现将A球从Q点由静止释放，到达C点时刚好与静置于桌面P点、与A完全相同的小球B碰撞，B平抛落至地面。该同学测得小球A置于Q点时到桌面的高度H、桌面到地面的高度h及B平抛的水平位移L。
（1）若用游标卡尺测小球的直径d，如图乙所示，则d?___________cm；
（2）测量小球A下降的高度时，应该以球在位置Q时___________（选填“球的下边沿”或“球心”）到桌面的距离为小球下降的高度H；
（3）实验中改变H，多测几次H和L的数值，得到如图丙所示的图线，如果两球碰撞过程中有机械能损失，则该图线的斜率k_______________（选填“大于”“等于”或“小于”）
4h。
5.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，将质量为m、直径为d的金属小球从一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落的高度h，进行多次重复实验.
（1）用螺旋测微器测小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d?______mm； （2）为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象___________； A.h?t图象
1B.h?图象
tC.h?t2图象 D.h?1图象 t2（3）若（2）问中的图象斜率为k，则当地的重力加速度为________（用“d”“k”表示，忽略空气阻力）.
6.用如图所示的装置来验证机械能守恒定律，A为装有挡光片的钩码，挡光片宽度为b，轻绳跨过光滑轻质定滑轮与A和重物B相连，A的质量是B的质量的3倍，A、B静止时挡光片上端到光电门的距离为h(h?b).由静止释放B后，挡光片经过光电门的时间为t，重力加速度为g.
（1）实验中，将挡光片通过光电门的平均速度当成A下落h时的瞬时速度，该速度大小为__________（用题中所给字母表示）.
（2）为减小挡光片通过光电门的平均速度与A下落h时的瞬时速度间存在的误差，下列做法可行的是___________（填选项前的字母）. A.将B改换成密度小而体积大的重物 C.增大挡光片的宽度b
B.减小挡光片的宽度b
D.减小挡光片上端到光电门的距离h
2024届高考物理二轮复习实验精解训练(6)实验：验证机械能守恒定律
