第八章机械能守恒定律4机械能守恒定律课时1对机械能守恒定律的理解以及应用提升练习（word版含答案）
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| 名称 | 第八章机械能守恒定律4机械能守恒定律课时1对机械能守恒定律的理解以及应用提升练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 746.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-21 05:02:49 | ||
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文档简介
第八章 机械能守恒定律 4 机械能守恒定律 课时1 对机械能守恒定律的理解以及应用 提升练习
一、多选题
1．在验证“机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是 （ ）
A．重锤的重力应远远大于重物所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力
B．实验时应放开纸带，再接通电源
C．打点计时器应接在电压为4~6V的直流电源上
D．测下落高度时，须从起点算起，且选取的各点应距起始点适当远一些
二、实验题
2．某同学用如图1所示装置验证小球向下摆动过程中机械能守恒定律，细线一端固定在天花板上的点，另一端吊着小球，在点的正下方有一温度很高的电热丝，小球运动至最低点时下端距水平地面的高度为，小球的质量为，当地的重力加速度为。
（1）实验开始前，用游标卡尺测出小球的直径，示数如图2所示，测得小球的直径__________，再让小球处于自然悬挂状态，测出悬线的长为。
（2）将小球向左拉离平衡位置，使细线与竖直方向成一定的张角，由静止释放小球，使小球在竖直面内做圆周运动，小球运动到最低点时细线立即被电热丝烧断（不计细线烧断时能量损失）。
（3）烧断细线后，小球水平抛出，测得小球抛出后的水平位移为，则验证机械能守恒定律成立的表达式为________（用已知和测量物理量的符号表示），若满足机械能守恒，则烧断细线前瞬间细线所受的拉力大小________（用、、表示）。
3．某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)以下的实验器材中∶铁架台、打点计时器、纸带、交流电源、导线、重物、秒表、刻度尺，其中不必要的器材是______。
(2)在实验中，让质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图乙是选取的符合实验要求的纸带，P点为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点，已知所用交流电频率为50Hz，重力加速g=9.8m/s2。
①纸带的___（填“左”或“右”）端与重物相连；
②根据图中的数据，应取图中P点与___（填“A”“B”或“C”）点来验证机械能守恒；
③从P点到所取点，重物重力势能减少量△Ep=___J，在打下所取点时重物的动能为____J。（结果保留三位有效数字）
4．某实验小组利用图示装置验证机械能守恒定律。实验中先接通电磁打点计时器的低压交流电源，然后释放纸带。打出的纸带如图所示，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为x0，点A、C间的距离为x1，点C、E间的距离为x2。已知重物的质量为m，交流电的频率为f，从释放纸带到打出点C：
（1）重物减少的重力势能ΔEp=______，增加的动能为ΔEk=______。若算得的ΔEp和ΔEk值很接近，则说明在误差允许的范围内，重物下落过程中机械能守恒。
（2）一般来说，实验中测得的ΔEp______ΔEk（填“大于”、“等于”“小于”）
5．如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平、交流电源、刻度尺．回答下列问题．
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤，其中操作不当的步骤是 ________ .
A．用天平测出重锤的质量 B．按照图示的装置安装器件
C．先释放纸带，后接通电源 D．测量纸带上某些点间的距离
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图乙所示．使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a＝ ________ (用x1、x2、x3、x4及f表示)．
6．利气垫导轨验证机械能守恒定律．实验装示意图如图1所示：
（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平．
②用游标卡尺测量挡光条的宽度L，结果如图所示，由此读出L=_____mm．
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．
⑤从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2．
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字写出下列所求物理量的表达式：
①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和码）的总动能分别为Ek1=_____________和Ek2=____________．
②如果表达式_____________成立，则可认为验证了机械能守恒定律．
7．如图所示为验证机械能守恒定律的装置，计时器周期为T，测得重物和夹子的质量为m。按正确操作得到纸带后，以第一点为原点O，测得第二点的坐标x2=2mm。其它各点坐标依次用x3、x4……xn-1，xn、xn+1代表，g代表当地的重力加速度。请通过推算填写：
(1)用上面的物理量表示打第n点时的速度___________，重物增加的动能____________，减少的重力势能为_______ 。
(2)在验证运算中如果重物的速度通过vn=gt计算，对于这样做，下列判断你认同的有（______）
A．这种方法测量速度更简便，可能误差大一点，但是原理是正确的
B．重物下落的实际速度要比这个计算结果小
C．数据将会表现出动能的增加量大于势能的减少量，这是错误的
D．如果重物下落的高度相应地用计算，这种方法更好
8．如图所示是某一实验小组在一次实验中用打点计时器打出的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是打点计时器连续打出的6个点（其中F点没画出），利用纸带旁边的刻度尺读出数据，并回答下列问题：
（1）根据图示情况，AB间距离为________cm。
（2）若同学们一致觉得C、D、E各点可以分别估读到最小刻度的0.8、0.5和0.2，那么。算出物体在纸带打出D点时的瞬时速度为________m/s，由此纸带可求出物体运动的加速度为________m/s2。（保留三位有效数字）
（3）根据以上计算结果可判定该纸带是该同学做下列哪个实验得到的________。
A．练习使用打点计时器
B．探究“加速度与力和质量的关系”
C．用落体法验证机械能守恒定律
D．用斜面和小车研究匀变速直线运动
9．在“验证机械能守恒定律”的实验中
(1)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材。为完成此实验，除了所给的器材，从下图还必须选取的实验器材是_____，可选择的实验器材是_____。（填字母代号）
(2)下列方法有助于减小实验误差的是_____
A．在重锤的正下方地面铺海绵
B．必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒
C．先释放纸带再接通电源
D．重物的密度尽量大一些。
(3)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图（乙），已知打点计时器每0.02s打一个点，则B点对应的速度vB=_____m/s。若H点对应的速度为vH，重物下落的高度为hBH，重物质量为m，当地重力加速度为g，为得出实验结论完成实验，需要比较mghBH与_____的大小关系（用题中字母表示）。
10．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．为第一个点，为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔打一个点，当地的重力加速度为，那么：
（1）根据图上所得的数据，应取图中点到__________点来验证机械能守恒定律．
（2）从点到（1）问中所取的点，重物重力势能的减少量__________，动能增加量__________；请简述两者不完全相等的原因_______．（结果取三位有效数字）
（3）若测出纸带上所有点到点之间的距离，根据纸带算出各点的速度及物体下落的高度，则以为纵轴，以为横轴画出的图像是图中的__________．
A． B．
C． D．
11．某实验小组利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。当地的重力加速度为g取。
(1)根据图甲安装好器材，该装置中的打点计时器所用的电源是___________，处理纸带时要用到的测量工具是___________；
(2)从打出的多条纸带中选取一条符合实验要求的纸带如图乙所示。O为打的第一个点，为从合适位置开始选取连续点中的三个点，若重锤的质量为，则从O点到B点，重锤重力势能的减少量___________，动能增加量___________；（结果保留3位有效数字）
(3)用打出的纸带，测量打的其他各点到O点的距离h，算出打其他各点对应的速度v，然后以h为横轴、以为纵轴作出图线，图线的斜率k应近似等于___________。
12．某实验小组用图甲所示装置研究系统在金属轨道上运动过程中机械能是否守恒：将一端带有滑轮的长金属轨道水平放置，重物通过细绳水平牵引小车沿轨道运动，利用打点计时器和纸带记录小车的运动．
（1）本实验中小车质量 ____（填“需要”、“不需要”）远大于重物质量；
（2）将小车靠近打点计时器，将穿好的纸带拉直，接通电源，释放小车. 图乙是打出的一条清晰纸带， O点是打下的第一个点，1、2、3、4、5是连续的计数点，O点和计数点1之间还有多个点（图中未画出），相邻计数点间的时间间隔为0.02s．在打计数点4时小车的速度v=____m/s（保留三位有效数字）．若已知重物的质量为m，小车的质量为M,则从点O到点4的过程中，系统减少的重力势能为___，增加的动能为________（g取9.8m/s2，数字保留两位小数）.
13．“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。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0=19.0cm，点A、C间的距离为s1=8.36cm，点C、E间的距离为s2=9.8cm，测得重物的质量为m=1kg，所用交流电源的频率为50Hz，当地重力加速度大小为g=9.8m/s2。回答下列问题∶
（1）以下实验操作和数据处理正确的是___________（选填选项前的字母）。
A．图中两限位孔必须在同一竖直线上
B．实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直
C．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
D．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
（2）选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是___________J，打下C点时重物的速度大小是___________m/s。（结果保留三位有效数字）
（3）根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以为纵坐标、以s为横坐标，给出的图像应是下面的___________。
A． B．
C． D．
14．用如图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，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量并计算，即可验证机械能守恒定律．
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
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．释放悬挂纸带的夹子，立即接通电源开关打出一条纸带；
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增加的动能．
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是_________（将其选项对应的字母填在横线处）
（2）在一次实验中，质量m的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），单位cm．那么
①纸带的_________（选填“左”或“右”）端与重物相连；
②从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是ΔEp=_________J，此过程中物体动能的增加量ΔEk=_________J （g取9.8m/s2）．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．AD
【分析】
该实验验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，需要减小阻力的影响，打点计时器应接交流电源，处理数据时，纸带上选取的各点距起始点适当远一些．
【详解】
A、为了减小阻力的影响，重锤的重力应远远大于重物所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力；故A正确.
B、实验时应先接通电源，再放开纸带；故B错误.
C、打点计时器应接4-6V的交流电源；故C错误.
D、为了减小误差，测下落高度时，须从起点算起，且选取的各点应距起始点适当远一些；故D正确.
故选AD.
【点睛】
正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等，会起到事半功倍的效果．
2．9.8
【详解】
(1)[1]小球的直径
(3)[2]小球下摆过程由机械能守恒可得
小球飞出后做平抛运动，满足
联立可得，要验证的表达式为
[3]烧断细线前瞬间，由牛顿第二定律可得
联立可得
3．秒表 左 B 0.941 0.925
【详解】
(1)[1]打点计时器具有计时功能，不需要秒表。
(2)[2]重物靠近打点计时器开始下落时速度较慢，打出的计时点较为密集，故左端与重物相连。
[3] A、C两点间的平均速度即为B点的瞬时速度，故选P点与B点来验证机械能守恒。
[4]从P点到所取点，重物重力势能减少量
[5]B点的速度为
在打下所取点时重物的动能为
4． 大于
【详解】
（1）[1][2]从释放纸带到打出点C，重物减少的重力势能
ΔEp=
增加的动能为
（2）[3]一般来说，由于有阻力的影响，则实验中测得的ΔEp大于ΔEk。
5．AC
【解析】
【分析】
考查落体法验证机械能守恒定律实验步骤、数据处理，根据实验原理分析计算可得．
【详解】
(1)[1]A．验证机械能守恒定律的原理是：mgh＝mv22－mv12，重物质量可以消掉，无需精确测量出重物的质量，故选项A符合题意；
B．实验开始时重锤靠近打点计时器，纸带竖直悬挂，图示的装置安装器件正确，B不符合题意．
C．先接通电源，打点稳定后再释放纸带，故C符合题意．
D．重锤下落时高度是通过测量纸带上某些点间的距离得到的，D不符合题意．
(2)[2]由逐差法计算重物的加速度，
得
【点睛】
落体法研证机械能守恒实验，重物下落实的高度是用刻度尺测量出来的，不是计算出来的．某点的瞬时速度是由相邻两点的平均速度计算出来的，不能根据自由落体运动学公式求出．因下落过程中有阻力做功，重物获得的动能往往小于重物减少的重力势能．
6．10.90
【详解】
（1）游标卡尺，主尺读数为10mm，游标读数为0.02×45mm=0.90mm，所以最终读数为10.90mm；
（2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．滑块通过光电门1速度v1=；滑块通过光电门2速度v2=；系统的总动能分别为：Ek1=（M+m）（）2；Ek2=（M+m）（）2；
在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=mgs
（3）如果满足关系式△Ep=Ek2-Ek1，即系统重力势能减小量等于动能增加量，则可认为验证了机械能守恒定律．
【点睛】
此实验关键是高清利用光电门测量瞬时速度的原理．实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统的能量转化的关系我们要考虑全面．
7． mg BC
【详解】
（1）[1][2][3]打第n点时的速度
动能增量
重力势能减少量
（2）[4]A．测纸带上某点的速度时，不能通过vn=gt测量，否则机械能守恒不需要验证，选项A错误；
B．由于实验有阻力的影响，重物下落的实际速度要比这个计算结果小，选项B正确；
C．通过vn=gt计算重物的速度，可能会表现出动能的增加量大于势能的减少量，这是错误的，选项C正确；
D．如果重物下落的高度相应地用计算，机械能守恒也不需要验证了，选项D错误；
故选BC．
8．1.00 0.985 9.75 C
【详解】
（1）[1]根据图示情况，AB间距离为1.00cm；
（2）[2][3]若C、D、E各点分别估读到最小刻度的0.8、0.5和0.2，则AC=2.38cm；AD=4.15cm；AE=6.32cm，则物体在纸带打出D点时的瞬时速度为
由此纸带可求出物体运动的加速度为
（2）[4]物体的加速度为a=9.75m/s2，接近重力加速度，可知纸带是该同学做“用落体法验证机械能守恒定律”实验得到的。
故选C。
9．AEF D D 1.35
【详解】
（1）[1]在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表．用电火花计时器的就不用学生电源．必须选取的实验器材其名称是重物、电火花计时器、毫米刻度尺，即AEF；
重锤的质量可以测量也可以不测量，可选择的实验器材其名称天平，即D；
（2）[2]A．在重锤的正下方地面铺海绵可以防止摔坏实验器材，故A错误；
B. 不一定要从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒，故B错误；
C. 先接通电源后释放纸带可充分利用纸带，但是对实验误差无影响，故C错误；
D．重物下落时受到空气阻力和纸带与限位孔之间的摩擦会使实验误差变大．所以选重物的密度尽量大一些，可以减小受到的阻力的影响，可减少实验误差．故D正确．
故选D．
（3）[3][4]打B点时对应的速度等于A、C两点间的平均速度
如果机械能守恒，物体减小的重力势能等于增加的动能，则
mghBH
10．B 1.88 1.84 重物下落时受到空气阻力和纸带与打点计时器间的阻力作用 A
【详解】
解：(1) 验证机械能守恒时,我们验证的是减少的重力势能和增加的动能之间的关系，由点能够测和的数据，而、两点不方便测出速度，故应取图中点和点来验证机械能守恒定律；
(2)减少的重力势能：，根据利用匀变速直线运动的推论可得点的速度：，点的动能为：，动能增加量为：，动能的增加量小于重力势能的减少量的原因主要是重物下落时受到空气阻力和打点计时器与纸带间的阻力作用，一部分重力势能转化为内能；
(3)从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出，可得，所以以为纵轴，以为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线，故选项A正确．
11．交流电源 刻度尺 1.88 1.84
【详解】
(1)[1][2]电火花打点计时器用交流电源，处理纸带时用到的测量工具是刻度尺。
(2)[3]减少的重力势能
[4]B点的速度
则增加的动能
(3)[5]由机械能守恒定律得有
可得
因此图线的斜率应近似等于，即
12．（1）不需要；（2）2.30；5.18m；
【解析】
试题分析：（1）本实验中为了验证机械能守恒定律，两物体的质量均要考虑，故不需要使小车的质量远小于重物的质量；
（2）打4点时的速度；
0到4过程中重力势能的减小量△EP=mgh=9．8×0．5290m=5．18m；
动能的增加量△Ek=（m+M）v2=×（2．3）2（M+m）=2．65（M+m）
考点：验证机械能守恒定律
13．AB 2.68 2.28 A
【详解】
（1）[1]A．题图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，故A正确；
B．实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，故B正确；
C．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；
D．数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小测量的误差，故D错误。
故选AB。
（2）[2]重物减少的重力势能为
[3]打下C点时重物的速度
2.28m/s
（3）[4]在验证机械能守恒定律的实验中，有
则有
g是常数，所以图线为过原点的倾斜直线，故A图正确。
14．BCD 左 0.49m 0.48m
【详解】
（1）[1]B．将打点计时器应接到电源的“交流输出”上，B错误；
C．因为我们是比较mgh与mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，C错误；
D．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，D错误。
故选BCD。
（2）[2]纸带的左端与重物相连
[3]重力势能减小量
[4]利用匀变速直线运动的推论
物体动能的增加量
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、多选题
1．在验证“机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是 （ ）
A．重锤的重力应远远大于重物所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力
B．实验时应放开纸带，再接通电源
C．打点计时器应接在电压为4~6V的直流电源上
D．测下落高度时，须从起点算起，且选取的各点应距起始点适当远一些
二、实验题
2．某同学用如图1所示装置验证小球向下摆动过程中机械能守恒定律，细线一端固定在天花板上的点，另一端吊着小球，在点的正下方有一温度很高的电热丝，小球运动至最低点时下端距水平地面的高度为，小球的质量为，当地的重力加速度为。
（1）实验开始前，用游标卡尺测出小球的直径，示数如图2所示，测得小球的直径__________，再让小球处于自然悬挂状态，测出悬线的长为。
（2）将小球向左拉离平衡位置，使细线与竖直方向成一定的张角，由静止释放小球，使小球在竖直面内做圆周运动，小球运动到最低点时细线立即被电热丝烧断（不计细线烧断时能量损失）。
（3）烧断细线后，小球水平抛出，测得小球抛出后的水平位移为，则验证机械能守恒定律成立的表达式为________（用已知和测量物理量的符号表示），若满足机械能守恒，则烧断细线前瞬间细线所受的拉力大小________（用、、表示）。
3．某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)以下的实验器材中∶铁架台、打点计时器、纸带、交流电源、导线、重物、秒表、刻度尺，其中不必要的器材是______。
(2)在实验中，让质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图乙是选取的符合实验要求的纸带，P点为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点，已知所用交流电频率为50Hz，重力加速g=9.8m/s2。
①纸带的___（填“左”或“右”）端与重物相连；
②根据图中的数据，应取图中P点与___（填“A”“B”或“C”）点来验证机械能守恒；
③从P点到所取点，重物重力势能减少量△Ep=___J，在打下所取点时重物的动能为____J。（结果保留三位有效数字）
4．某实验小组利用图示装置验证机械能守恒定律。实验中先接通电磁打点计时器的低压交流电源，然后释放纸带。打出的纸带如图所示，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为x0，点A、C间的距离为x1，点C、E间的距离为x2。已知重物的质量为m，交流电的频率为f，从释放纸带到打出点C：
（1）重物减少的重力势能ΔEp=______，增加的动能为ΔEk=______。若算得的ΔEp和ΔEk值很接近，则说明在误差允许的范围内，重物下落过程中机械能守恒。
（2）一般来说，实验中测得的ΔEp______ΔEk（填“大于”、“等于”“小于”）
5．如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平、交流电源、刻度尺．回答下列问题．
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤，其中操作不当的步骤是 ________ .
A．用天平测出重锤的质量 B．按照图示的装置安装器件
C．先释放纸带，后接通电源 D．测量纸带上某些点间的距离
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图乙所示．使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a＝ ________ (用x1、x2、x3、x4及f表示)．
6．利气垫导轨验证机械能守恒定律．实验装示意图如图1所示：
（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平．
②用游标卡尺测量挡光条的宽度L，结果如图所示，由此读出L=_____mm．
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．
⑤从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2．
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字写出下列所求物理量的表达式：
①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和码）的总动能分别为Ek1=_____________和Ek2=____________．
②如果表达式_____________成立，则可认为验证了机械能守恒定律．
7．如图所示为验证机械能守恒定律的装置，计时器周期为T，测得重物和夹子的质量为m。按正确操作得到纸带后，以第一点为原点O，测得第二点的坐标x2=2mm。其它各点坐标依次用x3、x4……xn-1，xn、xn+1代表，g代表当地的重力加速度。请通过推算填写：
(1)用上面的物理量表示打第n点时的速度___________，重物增加的动能____________，减少的重力势能为_______ 。
(2)在验证运算中如果重物的速度通过vn=gt计算，对于这样做，下列判断你认同的有（______）
A．这种方法测量速度更简便，可能误差大一点，但是原理是正确的
B．重物下落的实际速度要比这个计算结果小
C．数据将会表现出动能的增加量大于势能的减少量，这是错误的
D．如果重物下落的高度相应地用计算，这种方法更好
8．如图所示是某一实验小组在一次实验中用打点计时器打出的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是打点计时器连续打出的6个点（其中F点没画出），利用纸带旁边的刻度尺读出数据，并回答下列问题：
（1）根据图示情况，AB间距离为________cm。
（2）若同学们一致觉得C、D、E各点可以分别估读到最小刻度的0.8、0.5和0.2，那么。算出物体在纸带打出D点时的瞬时速度为________m/s，由此纸带可求出物体运动的加速度为________m/s2。（保留三位有效数字）
（3）根据以上计算结果可判定该纸带是该同学做下列哪个实验得到的________。
A．练习使用打点计时器
B．探究“加速度与力和质量的关系”
C．用落体法验证机械能守恒定律
D．用斜面和小车研究匀变速直线运动
9．在“验证机械能守恒定律”的实验中
(1)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材。为完成此实验，除了所给的器材，从下图还必须选取的实验器材是_____，可选择的实验器材是_____。（填字母代号）
(2)下列方法有助于减小实验误差的是_____
A．在重锤的正下方地面铺海绵
B．必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒
C．先释放纸带再接通电源
D．重物的密度尽量大一些。
(3)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图（乙），已知打点计时器每0.02s打一个点，则B点对应的速度vB=_____m/s。若H点对应的速度为vH，重物下落的高度为hBH，重物质量为m，当地重力加速度为g，为得出实验结论完成实验，需要比较mghBH与_____的大小关系（用题中字母表示）。
10．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．为第一个点，为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔打一个点，当地的重力加速度为，那么：
（1）根据图上所得的数据，应取图中点到__________点来验证机械能守恒定律．
（2）从点到（1）问中所取的点，重物重力势能的减少量__________，动能增加量__________；请简述两者不完全相等的原因_______．（结果取三位有效数字）
（3）若测出纸带上所有点到点之间的距离，根据纸带算出各点的速度及物体下落的高度，则以为纵轴，以为横轴画出的图像是图中的__________．
A． B．
C． D．
11．某实验小组利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。当地的重力加速度为g取。
(1)根据图甲安装好器材，该装置中的打点计时器所用的电源是___________，处理纸带时要用到的测量工具是___________；
(2)从打出的多条纸带中选取一条符合实验要求的纸带如图乙所示。O为打的第一个点，为从合适位置开始选取连续点中的三个点，若重锤的质量为，则从O点到B点，重锤重力势能的减少量___________，动能增加量___________；（结果保留3位有效数字）
(3)用打出的纸带，测量打的其他各点到O点的距离h，算出打其他各点对应的速度v，然后以h为横轴、以为纵轴作出图线，图线的斜率k应近似等于___________。
12．某实验小组用图甲所示装置研究系统在金属轨道上运动过程中机械能是否守恒：将一端带有滑轮的长金属轨道水平放置，重物通过细绳水平牵引小车沿轨道运动，利用打点计时器和纸带记录小车的运动．
（1）本实验中小车质量 ____（填“需要”、“不需要”）远大于重物质量；
（2）将小车靠近打点计时器，将穿好的纸带拉直，接通电源，释放小车. 图乙是打出的一条清晰纸带， O点是打下的第一个点，1、2、3、4、5是连续的计数点，O点和计数点1之间还有多个点（图中未画出），相邻计数点间的时间间隔为0.02s．在打计数点4时小车的速度v=____m/s（保留三位有效数字）．若已知重物的质量为m，小车的质量为M,则从点O到点4的过程中，系统减少的重力势能为___，增加的动能为________（g取9.8m/s2，数字保留两位小数）.
13．“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。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0=19.0cm，点A、C间的距离为s1=8.36cm，点C、E间的距离为s2=9.8cm，测得重物的质量为m=1kg，所用交流电源的频率为50Hz，当地重力加速度大小为g=9.8m/s2。回答下列问题∶
（1）以下实验操作和数据处理正确的是___________（选填选项前的字母）。
A．图中两限位孔必须在同一竖直线上
B．实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直
C．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
D．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
（2）选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是___________J，打下C点时重物的速度大小是___________m/s。（结果保留三位有效数字）
（3）根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以为纵坐标、以s为横坐标，给出的图像应是下面的___________。
A． B．
C． D．
14．用如图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，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量并计算，即可验证机械能守恒定律．
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
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．释放悬挂纸带的夹子，立即接通电源开关打出一条纸带；
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增加的动能．
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是_________（将其选项对应的字母填在横线处）
（2）在一次实验中，质量m的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），单位cm．那么
①纸带的_________（选填“左”或“右”）端与重物相连；
②从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是ΔEp=_________J，此过程中物体动能的增加量ΔEk=_________J （g取9.8m/s2）．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AD
【分析】
该实验验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，需要减小阻力的影响，打点计时器应接交流电源，处理数据时，纸带上选取的各点距起始点适当远一些．
【详解】
A、为了减小阻力的影响，重锤的重力应远远大于重物所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力；故A正确.
B、实验时应先接通电源，再放开纸带；故B错误.
C、打点计时器应接4-6V的交流电源；故C错误.
D、为了减小误差，测下落高度时，须从起点算起，且选取的各点应距起始点适当远一些；故D正确.
故选AD.
【点睛】
正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等，会起到事半功倍的效果．
2．9.8
【详解】
(1)[1]小球的直径
(3)[2]小球下摆过程由机械能守恒可得
小球飞出后做平抛运动，满足
联立可得，要验证的表达式为
[3]烧断细线前瞬间，由牛顿第二定律可得
联立可得
3．秒表 左 B 0.941 0.925
【详解】
(1)[1]打点计时器具有计时功能，不需要秒表。
(2)[2]重物靠近打点计时器开始下落时速度较慢，打出的计时点较为密集，故左端与重物相连。
[3] A、C两点间的平均速度即为B点的瞬时速度，故选P点与B点来验证机械能守恒。
[4]从P点到所取点，重物重力势能减少量
[5]B点的速度为
在打下所取点时重物的动能为
4． 大于
【详解】
（1）[1][2]从释放纸带到打出点C，重物减少的重力势能
ΔEp=
增加的动能为
（2）[3]一般来说，由于有阻力的影响，则实验中测得的ΔEp大于ΔEk。
5．AC
【解析】
【分析】
考查落体法验证机械能守恒定律实验步骤、数据处理，根据实验原理分析计算可得．
【详解】
(1)[1]A．验证机械能守恒定律的原理是：mgh＝mv22－mv12，重物质量可以消掉，无需精确测量出重物的质量，故选项A符合题意；
B．实验开始时重锤靠近打点计时器，纸带竖直悬挂，图示的装置安装器件正确，B不符合题意．
C．先接通电源，打点稳定后再释放纸带，故C符合题意．
D．重锤下落时高度是通过测量纸带上某些点间的距离得到的，D不符合题意．
(2)[2]由逐差法计算重物的加速度，
得
【点睛】
落体法研证机械能守恒实验，重物下落实的高度是用刻度尺测量出来的，不是计算出来的．某点的瞬时速度是由相邻两点的平均速度计算出来的，不能根据自由落体运动学公式求出．因下落过程中有阻力做功，重物获得的动能往往小于重物减少的重力势能．
6．10.90
【详解】
（1）游标卡尺，主尺读数为10mm，游标读数为0.02×45mm=0.90mm，所以最终读数为10.90mm；
（2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．滑块通过光电门1速度v1=；滑块通过光电门2速度v2=；系统的总动能分别为：Ek1=（M+m）（）2；Ek2=（M+m）（）2；
在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=mgs
（3）如果满足关系式△Ep=Ek2-Ek1，即系统重力势能减小量等于动能增加量，则可认为验证了机械能守恒定律．
【点睛】
此实验关键是高清利用光电门测量瞬时速度的原理．实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统的能量转化的关系我们要考虑全面．
7． mg BC
【详解】
（1）[1][2][3]打第n点时的速度
动能增量
重力势能减少量
（2）[4]A．测纸带上某点的速度时，不能通过vn=gt测量，否则机械能守恒不需要验证，选项A错误；
B．由于实验有阻力的影响，重物下落的实际速度要比这个计算结果小，选项B正确；
C．通过vn=gt计算重物的速度，可能会表现出动能的增加量大于势能的减少量，这是错误的，选项C正确；
D．如果重物下落的高度相应地用计算，机械能守恒也不需要验证了，选项D错误；
故选BC．
8．1.00 0.985 9.75 C
【详解】
（1）[1]根据图示情况，AB间距离为1.00cm；
（2）[2][3]若C、D、E各点分别估读到最小刻度的0.8、0.5和0.2，则AC=2.38cm；AD=4.15cm；AE=6.32cm，则物体在纸带打出D点时的瞬时速度为
由此纸带可求出物体运动的加速度为
（2）[4]物体的加速度为a=9.75m/s2，接近重力加速度，可知纸带是该同学做“用落体法验证机械能守恒定律”实验得到的。
故选C。
9．AEF D D 1.35
【详解】
（1）[1]在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表．用电火花计时器的就不用学生电源．必须选取的实验器材其名称是重物、电火花计时器、毫米刻度尺，即AEF；
重锤的质量可以测量也可以不测量，可选择的实验器材其名称天平，即D；
（2）[2]A．在重锤的正下方地面铺海绵可以防止摔坏实验器材，故A错误；
B. 不一定要从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒，故B错误；
C. 先接通电源后释放纸带可充分利用纸带，但是对实验误差无影响，故C错误；
D．重物下落时受到空气阻力和纸带与限位孔之间的摩擦会使实验误差变大．所以选重物的密度尽量大一些，可以减小受到的阻力的影响，可减少实验误差．故D正确．
故选D．
（3）[3][4]打B点时对应的速度等于A、C两点间的平均速度
如果机械能守恒，物体减小的重力势能等于增加的动能，则
mghBH
10．B 1.88 1.84 重物下落时受到空气阻力和纸带与打点计时器间的阻力作用 A
【详解】
解：(1) 验证机械能守恒时,我们验证的是减少的重力势能和增加的动能之间的关系，由点能够测和的数据，而、两点不方便测出速度，故应取图中点和点来验证机械能守恒定律；
(2)减少的重力势能：，根据利用匀变速直线运动的推论可得点的速度：，点的动能为：，动能增加量为：，动能的增加量小于重力势能的减少量的原因主要是重物下落时受到空气阻力和打点计时器与纸带间的阻力作用，一部分重力势能转化为内能；
(3)从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出，可得，所以以为纵轴，以为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线，故选项A正确．
11．交流电源 刻度尺 1.88 1.84
【详解】
(1)[1][2]电火花打点计时器用交流电源，处理纸带时用到的测量工具是刻度尺。
(2)[3]减少的重力势能
[4]B点的速度
则增加的动能
(3)[5]由机械能守恒定律得有
可得
因此图线的斜率应近似等于，即
12．（1）不需要；（2）2.30；5.18m；
【解析】
试题分析：（1）本实验中为了验证机械能守恒定律，两物体的质量均要考虑，故不需要使小车的质量远小于重物的质量；
（2）打4点时的速度；
0到4过程中重力势能的减小量△EP=mgh=9．8×0．5290m=5．18m；
动能的增加量△Ek=（m+M）v2=×（2．3）2（M+m）=2．65（M+m）
考点：验证机械能守恒定律
13．AB 2.68 2.28 A
【详解】
（1）[1]A．题图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，故A正确；
B．实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，故B正确；
C．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；
D．数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小测量的误差，故D错误。
故选AB。
（2）[2]重物减少的重力势能为
[3]打下C点时重物的速度
2.28m/s
（3）[4]在验证机械能守恒定律的实验中，有
则有
g是常数，所以图线为过原点的倾斜直线，故A图正确。
14．BCD 左 0.49m 0.48m
【详解】
（1）[1]B．将打点计时器应接到电源的“交流输出”上，B错误；
C．因为我们是比较mgh与mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，C错误；
D．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，D错误。
故选BCD。
（2）[2]纸带的左端与重物相连
[3]重力势能减小量
[4]利用匀变速直线运动的推论
物体动能的增加量
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页