《高考物理新编大一轮总复习》实验5 知能达标训练

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1．(2021·四川南充市适应性考试)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，图

乙为实验所得的一条纸带，在纸带上选取了点迹清晰的连续 7个点，若只测出了点 4与点 0

之间的距离为 h4以及点 6与点 0的距离为 h6，已知打点周期为 T，当地重力加速度为 g。

(以下的三个结论均由题中所给符号表示)

(1)打点 5时重物的速度 v＝____________；

(2)由已知条件从理论上计算点 5到点 0的距离 h5＝__________________

(3)若打点 0时重物的速度为零，则要验证从点 0到点 5间重物下落过程中机械能守恒

的等式为________________。

[解析]　(1)打点 5时重物的速度 v＝；

(2)h6－h4＝h45＋h56，

而h56－h45＝gT2，

则h45＝(h6－h4－gT2)，

则h5＝h4＋h45＝(h4＋h6－gT2)

(3)要验证的等式是：mgh5＝mv2

即g(h4＋h6－gT2)＝。

[答案]　(1)　(2)

(3)g(h4＋h6－gT2)＝

2．(2016·全国卷Ⅰ)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计

时器的电源为交流电源，可以使用的频率有 20 Hz、30 Hz 和40 Hz，打出纸带的一部分如

图(b)所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率 f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算。

(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用 f和图(b)中给出的物理量可以写出：

在打点计时器打出 B点时，重物下落的速度大小为__________，打出 C点时重物下落的速

度大小为__________，重物下落的加速度大小为__________；

(2)已测得 s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；当地重力加速度大小为 9.80 m/s2，

实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的 1%。由此推算出 f为____________________

__ Hz。

[解析]　(1)匀变速直线运动中，某一段位移的平均速度等于中间时刻的瞬时速度：vB

＝＝(s1＋s2)f，同理 vC＝(s2＋s3)f，加速度 a＝＝(s3－s1)f2。

(2)由牛顿第二定律可知：mg－0.01 mg＝ma

a＝0.99 g①

又由(1)问知：a＝②

①② 联立得 f＝40 Hz。

[答案]　(1)(s1＋s2)f　(s2＋s3)f　(s3－s1)f2　(2)40

3．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。

有一直径为 d、质量为 m的金属小球从 A处静止释放，下落过程中能通过 A处正下方、固

定于 B处的光电门，测得 A、B间的距离为 H(H≫d)，光电计时器记录小球通过光电门的时

间为 t，则：

(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径 d＝____________ mm；

(2)多次改变高度 H，重复上述实验，作出随 H的变化图象如图丙所示，当图中已知量

t0、H0和重力加速度 g及小球的直径 d满足表达式____________时，可判断小球下落过程中

机械能守恒；

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