2024年高考特训卷物理【新教材】考点37

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考点 37 实验：验证机械能守恒定律

[2023·湖南邵阳一模]某同学用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”．实验

所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为 6 V的交变电流和直流电，交变电流的频率

为50 Hz.重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，对纸带上的

点测量并分析，即可验证机械能守恒定律．

(1)他进行了下面几个操作步骤：

A．按照图示的装置安装器材；

B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；

C．用天平测出重锤的质量；

D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；

E．测量纸带上某些点间的距离；

F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能．

其中没有必要进行的步骤是________，操作不当的步骤是________(均填步骤前的选项

字母).

(2)这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示，

其中 O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计时点．根据纸带上的测量数据，可得出

打B点时重锤的速度为________m/s(保留 3位有效数字).

(3)他根据纸带上的数据算出各点的速度 v，量出下落距离 h，并以为纵轴、h为横轴画

出的图像应是下图的________(填选项字母).

2．[2021·海南卷]为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如

图所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计)进行实验．

此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺．

(1)某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是____________；

① 在导轨上选择两个适当的位置 A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；

② 用天平测量滑块和遮光条的总质量 m；

③ 用游标卡尺测量遮光条的宽度 d；

④ 通过导轨上的标尺测出 A、B之间的距离 l；

⑤ 调整好气垫导轨的倾斜状态；

⑥ 将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门

Ⅰ、Ⅱ的时间 Δt1、Δt2；

⑦ 用刻度尺分别测量 A、B点到水平桌面的高度 h1、h2；

⑧ 改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量．

(2) 用游标卡尺测量遮光条的宽度 d时，游标卡尺的示数如图所示，则 d＝

________mm；某次实验中，测得 Δt1＝11.60 ms，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度 v1＝

________m/s(保留 3位有效数字)；

(3)在误差允许范围内，若 h1－h2＝________(用上述必要的实验步骤直接测量的物理量

符号表示，已知重力加速度为 g)，则认为滑块下滑过程中机械能守恒；

(4)写出两点产生误差的主要原因：____________________________________________

____________________________

________________________________________________________________________.

3．[2022·湖北卷]某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验．一根轻

绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示．拉起小钢球至某一位置

由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值

Tmax 和最小值T min.改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程．根据测量数据在直角坐标

系中绘制的Tmax T min 图像是一条直线，如图乙所示．

(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒．则图乙中直线斜率的理论值为________．

(2)由图乙得：直线的斜率为________，小钢球的重力为________N.(结果均保留 2位有

效数字)

(3)该实验系统误差的主要来源是________(单选，填正确答案标号).

A．小钢球摆动角度偏大

B．小钢球初始释放位置不同

C．小钢球摆动过程中有空气阻力

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