2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點優(yōu)化訓(xùn)練專題：22 實驗：驗證...

更新時間：2020-10-30 瀏覽次數(shù)：116 類型：一輪復(fù)習(xí)

一、填空題

1. (2020高一下·豐臺期末) 某同學(xué)利用圖所示的裝置，做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗。他讓質(zhì)量為m的重錘拖著紙帶，從某高度處由靜止開始自由下落。打點計時器在紙帶上打出一系列的點，如圖所示。將第一個點記作O，另選連續(xù)的三個點A、B、C作為計數(shù)點，測量得到OB的距離為h，AC的距離為x。已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，重力加速度為g。在打點計時器打下O、B兩點的時間間隔內(nèi)，重錘重力勢能的減少量為，重錘的動能增加量為。

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二、實驗探究題

2. (2020高一下·內(nèi)江期末) 用如圖甲實驗裝置來“驗證機(jī)械能守恒定律”。物體 $\text{[math]}$ 從高處由靜止開始下落， $\text{[math]}$ 向上拖著紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點距進(jìn)行測量，即可“驗證機(jī)械能守恒定律”。圖乙給出的是實驗中獲取的一條理想紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標(biāo)出），質(zhì)量 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，g取 $\text{[math]}$ ，交流電的頻率為 $\text{[math]}$ ，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。則：
1. （1）在紙帶上打下計數(shù)點“5”時的瞬時速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
2. （2）在打點0~5過程中，系統(tǒng)動能的增量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，系統(tǒng)重力勢能的減少量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，由此得出的結(jié)論是在：實驗誤差允許范圍內(nèi)，。
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3. (2020高一下·眉山期末) 用如圖所示實驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律，小鐵球從光電門A正上方自由下落，依次經(jīng)過光電門A、B時，毫秒計時器（圖中未畫出）記錄下?lián)豕鈺r間t₁、t₂ ，測出AB之間的距離h。
1. （1）為了驗證機(jī)械能守恒定律，還需要測量下列哪個物理量______；
  
  A . 小鐵球的質(zhì)量m B . 小鐵球從A到B的下落時間t_AB C . 小鐵球的直徑d
2. （2）小鐵球依次通過光電門A、B時的瞬時速度v₁=、v₂=，若滿足的關(guān)系式，則機(jī)械能守恒。
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4. (2020高一下·綿陽期末) 如圖甲所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機(jī)械能守恒定律。
1. （1）對于該實驗，下列操作或要求對減小實驗誤差有利的是_______。
  
  A . 盡量準(zhǔn)確測量出重物的質(zhì)量 B . 重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘 C . 兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正 D . 撤手釋放重物的同時，立馬接通打點計時器電源
2. （2）實驗得到如圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取連續(xù)打出的三個點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為h_A、h_B、h_C_．已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點周期為T。設(shè)重物質(zhì)量為m，打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減少量 $\text{[math]}$ ，動能變化量 $\text{[math]}$ 。在實驗誤差范圍內(nèi)， $\text{[math]}$ 與 $\text{[math]}$ 相等，則驗證了機(jī)械能守恒定律。（用題中所給條件的字母表示）
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5. (2020高一下·瀘縣期末) 某同學(xué)用圖甲所示裝置做“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗。
⑴該實驗中，下列做法正確的是；

A．必須用天平測出重物的質(zhì)量 B．兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下正對

C．先接通電源，后釋放紙帶 D．可用公式 $\text{[math]}$ 計算重錘的速度

⑵實驗中得到的一條點跡清晰的紙帶如圖乙所示，若把第一個點記為O，另選連續(xù)的三個點A、B、C作為測量點，測得A、B、C到O的距離分別為 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。所用重物的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ，打點計時器所用交流電的頻率為 $\text{[math]}$ 。

⑶乙圖中紙帶的（填“左”或“右”）端與重物相連；

⑷根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得，由O點到B點的過程中，重物的重力勢能減少了J，動能增加了J。(重力加速度 $\text{[math]}$ ，計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

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6. (2020高一下·廣元期末) 如圖所示，用光電門等器材驗證機(jī)械能守恒定律。直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球由A處靜止釋放，下落過程中經(jīng)過固定在B處（B位于A的正下方）的光電門，測得小球通過光電門的時間為t（光電門的工作原理：當(dāng)物體通過光電門時，發(fā)光管發(fā)出的光被擋住，計時器開始計時，當(dāng)物體離開光電門時，接收管又能接收到發(fā)光管發(fā)出的光，計時器停止計時），A、B間的距離為H（H>>d），當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。
1. （1）小球從A到B，重力勢能減少量的表達(dá)式為 $\text{[math]}$ ；
2. （2）小球通過光電門B時速度的表達(dá)式為v=；
3. （3）多次改變高度H，重復(fù)上述步驟，描點作出 $\text{[math]}$ 隨H的變化圖象，若作出的圖線為通過坐標(biāo)原點的直線，且斜率為，可判斷小球下落過程中機(jī)械能守恒；
4. （4）實驗中發(fā)現(xiàn)動能增加量 $\text{[math]}$ 總是小于重力勢能減少量 $\text{[math]}$ ，增加下落高度H后，則（ $\text{[math]}$ ）將（選填“增加”“減小”或“不變”）；原因是。
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7. (2020高一下·新都期末) 在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中：
1. （1）供實驗選擇的重物有以下四個，應(yīng)選擇（____）
  
  A . 質(zhì)量為10g的砝碼 B . 質(zhì)量為200g的木球 C . 質(zhì)量為50g的塑料球 D . 質(zhì)量為200g的鐵球
2. （2）下列敘述正確的是（____）
  
  A . 實驗中應(yīng)用秒表測出重物下落的時間 B . 可用自由落體運動的規(guī)律計算重物的瞬時速度 C . 因為是通過比較 $\text{[math]}$ 和mgh是否相等來驗證機(jī)械能是否守恒，故不需要測量重物的質(zhì)量 D . 釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過限位孔
3. （3）質(zhì)量m＝1kg的物體自由下落，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.04 s，那么從打點計時器打下起點O到打下B點的過程中，物體重力勢能的減少量E_p＝ J，此過程中物體動能的增加量E_k＝J。（g取9.8 m/s² ，保留三位有效數(shù)字）
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8. (2020高一下·海原期末) 如圖所示為驗證機(jī)械能守恒定律的裝置，計時器周期為T，測得重物和夾子的質(zhì)量為m。按正確操作得到紙帶后，以第一點為原點O，測得第二點的坐標(biāo)x₂=2mm。其它各點坐標(biāo)依次用x₃、x₄……x_n-1_，x_n、x_n+1代表，g代表當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。請通過推算填寫：
1. （1）用上面的物理量表示打第n點時的速度，重物增加的動能，減少的重力勢能為。
2. （2）在驗證運算中如果重物的速度通過v_n=gt計算，對于這樣做，下列判斷你認(rèn)同的有（______）
  
  A . 這種方法測量速度更簡便，可能誤差大一點，但是原理是正確的 B . 重物下落的實際速度要比這個計算結(jié)果小 C . 數(shù)據(jù)將會表現(xiàn)出動能的增加量大于勢能的減少量，這是錯誤的 D . 如果重物下落的高度相應(yīng)地用 $\text{[math]}$ 計算，這種方法更好
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9. (2020高一下·天水期末) 為了驗證機(jī)械能守恒定律，某同學(xué)做了如下實驗：將一小球用細(xì)繩懸掛于O點，在O點正下方安裝與光電計時器相連的光電門，將小球拉至細(xì)線水平由靜止釋放，小球向下擺動后通過光電門，光電門記錄下了小球通過光電門的時間 $\text{[math]}$ ，若測得小球的直徑為d。
1. （1）小球通過光電門時的速度大小可表示為v=；
2. （2）要驗證小球在向下擺動過程中機(jī)械能守恒，若測得懸點到小球球心的距離為L，重力加速度用g表示，需要驗證的表達(dá)式是（用 $\text{[math]}$ 、d、L、g等物理量表示）。
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10. (2020高一下·海南期末) 某同學(xué)做驗證機(jī)械能守恒定律實驗時，不慎將前端部分紙帶損壞，剩下的一段紙帶上各點之間的距離已經(jīng)標(biāo)在紙帶上（單位是cm），打點計時器的工作頻率時50H_Z ，重力加速度為9.8m/s²。
1. （1）重物在2點的速度為v₂=，在5點的速度為v₅=，此過程動能的變化量ΔE_K=，重力勢能的變化量ΔE_P=，由此可得出結(jié)論；
2. （2）根據(jù)實驗判斷下列圖中正確的圖像是______
  
  A . B . C . D .
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11. (2020高一下·遵義期末) 某實驗小組“用落體法驗證機(jī)械能守恒定律”，實驗裝置如圖甲所示，某次操作得到了如圖乙所示的紙帶，依次測出了各計數(shù)點到第一個計數(shù)點O的距離如圖乙中所示。已知相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為T，重錘的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ，當(dāng)?shù)刂亓铀俣? $\text{[math]}$ 。請回答下列問題：
1. （1）下列儀器中一定需要的是______
  
  A . 天平 B . $\text{[math]}$ 的低壓直流電源 C . 刻度尺 D . 秒表
2. （2）打E點時重錘的速度表達(dá)式 $\text{[math]}$ 。
3. （3）選取O到E的過程進(jìn)行機(jī)械能守恒定律的驗證，則需要驗證的關(guān)系式為。
4. （4）在驗證機(jī)械能守恒時，發(fā)現(xiàn)重力勢能的減少量大于動能的增加量，實際操作過程中沒有任何錯誤，通過分析發(fā)現(xiàn)存在阻力。請根據(jù)該小組同學(xué)所畫出的 $\text{[math]}$ 圖象，如圖所示。可求出實驗過程中平均阻力大小為 $\text{[math]}$ 。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
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12. (2020高一下·武威期末) 如圖1所示，某同學(xué)利用自由落體運動進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律的實驗：
1. （1）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是_________；
  
  A . 交流電源 B . 刻度尺 C . 天平（含砝碼）
2. （2）實驗中，該同學(xué)先接通電源，再釋放重物，得到一條圖2所示的紙帶，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為紙帶上所打的三個點，測得它們到起始點O的距離分別為h₁、h₂、h₃ ，在A和B、B和C之間還各有一個點。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T，重物的質(zhì)量為m，從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減少量ΔE_p=，動能增加量ΔE_k=；該同學(xué)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果比較合理的應(yīng)當(dāng)是ΔE_pΔE_k（選填>、=、或<）；
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13. (2020高一下·東城期末) 利用如圖所示的裝置做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗。
1. （1）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的器材是_____。（填寫選項前字母）
  
  A . 交流電源 B . 刻度尺 C . 天平（含砝碼）
2. （2）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為h_A、h_B、h_C_。
  
  已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m，從O點到B點的過程中，重物的重力勢能的減少量ΔE_P=，動能的變化量ΔE_K=（用題目中的已知量表示）
3. （3）關(guān)于計算瞬時速度的方法，有同學(xué)認(rèn)為可以用公式v_B= $\text{[math]}$ 算B點的速度，你贊同嗎？請表明你的觀點及支持你觀點的依據(jù)。
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14. (2020高一下·重慶期末) 利用如圖甲所示裝置做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗。
1. （1）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、打點計時器（含電源）、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的器材是_________；
  
  A . 刻度尺 B . 天平（含砝碼）
2. （2）實驗中得到圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。
  ①實驗開始，先（選填“釋放重物”或“接通電源”），數(shù)據(jù)分析時應(yīng)選前兩個點距離接近mm的紙帶作為研究對象。
  
  ②已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，重物的質(zhì)量為m，打點計時器打點的周期為T。從打O點到打B點的過程中，打到B點時重物下落速度v_B=，重物的重力勢能變化量?E_P=，動能的變化量?E_k=。
  
  ③多次實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量和動能的增加量之間存在誤差，下列關(guān)于誤差事實說法正確的是。
  
  A．重力勢能的減少量大于動能的增加量
  
  B．重力勢能的減少量小于動能的增加量
  
  ④關(guān)于誤差產(chǎn)生原因的分析正確的是。
  
  A．誤差的產(chǎn)生屬于偶然的，可以通過采用多次實驗取平均值減小它
  
  B．誤差的產(chǎn)生在于存在空氣阻力和紙帶與打點計時器間的摩擦阻力
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15. (2020高一下·婁底期末)
1. （1）某同學(xué)在“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗中得到了如圖所示的一條紙帶，圖中O點為打點計時器打下的第一點，可以看做重物運動的起點，從后面某點起取連續(xù)打下的三個點A、B、C。已知相鄰兩點間的時間間隔為0.02s，假設(shè)重物的質(zhì)量為1.00kg，則從起點O到打下B點的過程中，重物動能的增加量 $\text{[math]}$ J，重力勢能的減小量 $\text{[math]}$ J。（保留三位有效數(shù)字，重力加速度g取9.80m/s²）
2. （2）該小組內(nèi)同學(xué)們根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點的速度，作出v²－h(huán)圖線如圖所示，請根據(jù)圖線計算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
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16. (2020高一下·成都期末) 利用如圖裝置做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗.
1. （1）為驗證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的（_________）
  
  A . 動能變化量與勢能變化量 B . 速度變化量和勢能變化量 C . 速度變化量和高度變化量
2. （2）在實驗中，已知重物質(zhì)量 $\text{[math]}$ ，在紙帶上打出一系列的點，如圖所示(打點間隔為 $\text{[math]}$ )， $\text{[math]}$ ，紙帶上所標(biāo)數(shù)據(jù)單位 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 點與下一點之間距離為 $\text{[math]}$ ，那么從打 $\text{[math]}$ 點到打 $\text{[math]}$ 點的過程中：
  
  ①重物的重力勢能變化量 $\text{[math]}$ ，動能變化量 $\text{[math]}$ (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
  
  ②有一位學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量小于動能的增加量，原因是：
  
  A．重物下落時受到的阻力過大
  
  B．在計算中誤將 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$
  
  C．重物的質(zhì)量測量錯誤
  
  D．交流電源的頻率小于 $\text{[math]}$
3. （3）某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點 $\text{[math]}$ 的距離 $\text{[math]}$ ，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度 $\text{[math]}$ ，描繪 $\text{[math]}$ 圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒．請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確
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