《2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训》专题36 验证机械能守恒定律（解析版）

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2023 届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训

专题 36 验证机械能守恒定律

特训目标特训内容

目标 1 利用打点计时器验证机械能守恒定律（1T—4T）

目标 2 利用光电门验证机械能守恒定律（5T—8T）

目标 3 利用单摆验证机械能守恒定律（9T—12T）

目标 4 利用竖直面内圆周运动验证机械能守恒定律（13T—16T）

【特训典例】

一、利用打点计时器验证机械能守恒定律

1．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流，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）。

【答案】×××× C B 1.84 C

【详解】（1）[1]实验只需比较 gh 和的大小关系，不需要测量质量，所以没有必要进行的步骤是 C。

[2]应将打点计时器接到电源的“交流输出”上，所以操作不当的步骤是 B。

（2）[3]打B点的速度即为 AC 段的平均速度，即

（3）[4]根据 mv2＝mgh 可知， v2与h成正比，故 ABD 错误；C正确。故选 C。

2．某同学利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。

（1）三个重物的形状、体积相同但质量关系为。为减小空气阻力对实验的影响，纸带下方悬

挂的重物应选择___________。（填写选项字母）

（2）正确实验操作后得到图乙所示的纸带。O点为打点计时器打下的第一个点，连续点 A、B、C…与O点

之间的距离分别为 h1、h2、h3…，若打点计时器的打点周期为 T，重物的质量为 m，重力加速度为 g，则从

打O点到打 B点的过程中，重物的动能增加量 ΔEk=___________，重力势能减少量 ΔEp=___________。（用

题中字母表示）

（3）用纵轴分别表示重物动能增加量 ΔEk及重力势能减少量 ΔEp，用横轴表示重物下落的高度 h。某同学

在同一坐标系中做出了和图像，如图丙所示。由于重物下落过程中受阻力作用，可知图线_

__________（填“①”或“②”）表示图像。

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