人教高中物理32．验证机械能守恒定律.docx

32.验证机械能守恒定律
1.(2021·天津河东区高考一模)某实验小组设计实验验证机械能守恒，实验装置示意图如图1所示，在铁架台铁夹上固定好一个力传感器，一根细线上端连接在力传感器上，下端系在小球上，把小球拉离平衡位置一个角度，由静止释放小球，力传感器可记录小球在摆动过程中细线拉力大小，记下力传感器的最大示数F。
图1
(1)关于实验，下列说法中正确的有________。
A.可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验
B.细线要选择伸缩性小的
C.球尽量选择密度大的
(2)为完成实验，需要测量小球自由静止时力传感器的示数F0，还需要测量的物理量有________(填正确答案标号)。
A.释放小球时的位置与自由静止位置的高度差h
B.小球下落至平衡位置时的时间
C.摆长l
D.小球的质量m
(3)需要验证机械能守恒的表达式为________________(用已知量和测量量的符号表示)。
答案　(1)BC　(2)AC　(3)F0h＝l(F－F0)
解析　(1)弹簧测力计代替力传感器进行实验时，由于细线不断摆动，不方便进行读数与记录，A错误；细线要选择伸缩性小的，避免摆长发生变化，B正确；球尽量选择密度大的，以减小空气阻力的影响，C正确。
(2)、(3)本实验要验证机械能守恒，即要验证减少的重力势能是否等于增加的动能，应满足mgh＝mv2，静止在最低点时，力传感器的示数F0与重力相等，即F0＝mg
小球摆到最低点时力传感器有最大示数F，由向心力公式可得F－mg＝
联立可解得F0h＝l(F－F0)，此即为要验证的表达式，由此可知，为完成实验，要测量的量为释放小球时的位置与自由静止位置的高度差h与摆长l即可，故(2)问中应选A、C。
2.(2021·山东省开学摸底)某同学用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图2所示。实验中，让滑块都从气垫导轨某一固定位置O静止开始下滑，已测得气垫导轨倾角为θ。
图2
(1)下列物理量不需要测量的是________。
A.滑块和挡光板的总质量M
B.光电门位置P到O点之间的距离l
C.挡光片通过光电门遮光时间Δt
D.挡光片的宽度d
(2)先用游标卡尺测出挡光片的宽度，读数如图3所示，则宽度d＝________mm。
图3
(3)若某次实验中测出宽度d＝10.00 mm，挡光片通过光电门遮光时间Δt＝5.75 ms，则滑块通过光电门的速度v＝________m/s(计算结果保留3位有效数字)。
(4)根据直接测量的物理量，经过计算分析就可以验证滑块和挡光板整体下滑过程中机械能是否守恒。
答案　(1)A　(2)10.20　(3)1.74
解析　(1)要验证的关系是Mglsin θ＝M
即glsin θ＝
则不需要测量的是滑块和挡光板的总质量M，故选A。
(2)遮光片的宽度d＝1.0 cm＋4×0.05 mm＝10.20 mm。
(3)滑块通过光电门的速度
v＝＝ m/s＝1.74 m/s。
3.(2021·贵州贵阳市2月适应性考试)某同学用如图4所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住小钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方。在钢球底部竖直地粘有一轻质遮光条。遮光条的宽度为d＝8.0 mm。
图4