4.6验证机械能守恒定律 自主提升过关练 (1word版含答案)

4.6验证机械能守恒定律 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．如图，小球从左侧斜面上的点由静止滚下，接着冲上平滑对接的右侧斜面，如果没有摩擦，小球能到达的最高位置是图中的（其中、两点等高）（ ）
A．点 B．点 C．点 D．点
2．图示为某同学做验证机械能守恒定律实验的装置。实验结果显示，重锤重力势能的减少量总略大于动能的增加量，其主要原因是(　　)
A．重锤的密度过大
B．电源的电压不稳定
C．没有采用多次实验取平均值
D．存在空气阻力和纸带与限位孔之间的摩擦阻力
3．在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，某同学将传感器固定在最低点，如图所示。该同学将摆锤从不同位置由静止释放，记录摆锤每次下落的高度h和最低点的速度v，作出v2－h图线为（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，质量为，长为的木板静止于光滑水平面上，质量为的物块（可看做质点），以某一初速度从长木板左端开始运动。已知物块与木板间的动摩擦因数为，重力加速度为，最终物块刚好没从木板的右端滑下。物块相对木板滑动的过程中，木板的位移为，则在此过程中（　　）
A．物块与木板组成的系统机械能守恒
B．物块的动能减少了
C．长木板获得的动能为
D．物块与长木板组成的系统机械能损失了
5．在“验证机械能守恒定律”实验中，为测量速度及高度而选择纸带时，较为理想的纸带具备的特点是( )
A．点迹小而清晰的
B．点迹粗的
C．第一、二点距离接近的
D．纸带长度较长的
6．利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，还需要用到下列器材中的（　　）
A．交流电源 B．秒表 C．刻度尺 D．弹簧测力计
7．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列叙述正确的是（ ）
A．安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上
B．实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接通电源
C．若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证
D．测量重物下落高度必须从起始点算起
二、实验题
8．如图所示是“用DIS实验系统研究机械能守恒定律”的实验装置，本实验中，采用的传感器是_______（填写传感器名）。本实验中，先选取零势能面再进行实验，则零势能面位置的选取对验证摆锤动能与重力势能之和为常数________影响（选填“有”或“无”）。
9．下列有关实验的描述中，正确的是
A．在“验证力的平行四边形定则”实验中，用两弹簧秤同时拉细绳时，细绳之间的夹角应为90°
B．在“探究弹簧弹力与其伸长量”关系的实验中，作出弹力和弹簧长度的图象也能求出弹簧的劲度系数
C．在“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，放小车的长木板应该尽量使其水平
D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须由求出打某点时纸带的速度
10．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。
（1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平。
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=___________cm，实验时将滑块从图示位置静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间，则滑块经过光电门时的瞬时速度为___________m/s；在实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、___________和___________（文字说明并用相应的字母表示）。
（3）本实验通过比较___________和___________在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。
11．用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图中给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知m1=50g、m2=150g，则（g取9.8 m/s2，所有结果均保留三位有效数字，打点计时器所用电源频率为50Hz）。
（1）在纸带上打下计数点5时的速度v5=___________m/s；
（2）在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk=___________J，系统势能的减少量ΔEp=___________J。由此得出的结论是___________。
（3）若某同学作出-h图象如图，则当地的实际重力加速度g′=___________m/s2。
12．某研究小组用图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。
（1）供实验选择的重物有以下四个，最优选择为___________；
A．质量为10g的砝码
B．质量为20g的木块
C．质量为50g的塑料块
D．质量为50g的钩码
（2）若打点计时器的频率是50Hz，根据图乙所示纸带上的测量数据，可得出打B点时重物的速度为___________m/s，已知O为初始速度为零的点，则根据（1）可知重物从O→B重力势能的减少量Ep不完全等于Ek的原因是___________；（均保留两位小数，g=10m/s2）
（3）研究小组的同学反思所做的实验后发现误差较大，操作也不便，于是在老师的指导下利用图两所示的DIS实验装置对验证机械能守恒定律实验进改进。
i、改进后的DIS实验装置结构简图如图丁J所示，主要由光电门与轻质摆杆组成单摆绕O点转动。实验时，质量为m的光电门从M点由静止下摆，依次经过6个宽度为d的遮光片，光电门摆至左边海绵止动阀处被卡住不再回摆。已知摆长为L，当摆杆与竖直方向的夹角为θ（θ小于90°）时，光电门经过遮光片的时间为△t，以圆弧最低点N所在平面为参考面，则光电门的势能Ep=________，动能Ek=________；然后对比不同遮光片处势能和动能之和是否相等；（选用字母m、L、θ、d、△t、g表示）
ii、实验结束后，得到了下图所示的实验数据，其中势能变化的图线应该是下图中的___________。（选A、B或者C）
13．某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了甲、乙所示的两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验。
（1）组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是______。
（2）若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出B点的速度大小为______m/s。（结果保留三位有效数字）
（3）该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2-h图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g=______m/s2。（结果保留三位有效数字）
14．在“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器、重锤、交流电源、天平、秒表、导线、开关，其中不必要的器材是___________；如图是两位同学进行实验操作时释放纸带瞬间的照片，你认为操作正确的是___________。
15．如图甲所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，电火花计时器接在220V、50Hz的交流电源上，自由下落的重物质量为1kg，打下一条理想的纸带如图乙所示，取g=9.8m/s2，O为下落起始点，A、B、C为纸带上打出的连续点迹，则打点计时器打B点时，重物下落的速度vB=______m/s。（计算结果保留3位有效数字）
16．某同学用重物自由下落验证机械能守恒定律。实验装置如图甲所示。
（1）关于此述实验，下列说法中正确的是________；
A．重物最好选择密度较小的木块 B．重物的质量可以不测量
C．实验中应先释放纸带，后接通电源 D．可以利用公式来求解瞬时速度
（2）若根据表达式验证机械守恒，为减小误差，所选择的纸带第1、2两点间距应接近_______。（结果保留一位有效数字）
（3）若实验中所用重锤质量，打点纸带如图乙所示，O为第一个点，打点时间间隔为，则打B点时，重锤动能_________J。从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是_______J。（，结果保留三位有效数字）
参考答案
1．C
【分析】
小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升，阻力越小则上升的高度越大，如果没有摩擦，则到达等高位置。
【详解】
小球从左侧斜面上的O点由静止滚下，接着冲上平滑对接的右侧斜面，如果斜面光滑，小球不会有能量损失，将上升到与O点等高的位置，即P点，故C正确，ABD错误。
故选C。
【点睛】
此题考查了伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法，要想分清哪些是可靠事实，哪些是科学推论要抓住其关键的特征，即是否是真实的客观存在，这一点至关重要。
2．D
【详解】
AD．重锤下落过程中，重锤的重力势能减小，一部分转化为重锤的动能，一部分克服阻力做功，所以重锤重力势能的减少量总略大于动能的增加量，而增大重锤密度，可以减小阻力带来的误差，A错误，D正确；
B．电源电压不稳定与该误差无关，B错误；
C．该误差为系统误差，多次求平均值无法减小系统误差，D错误。
故选D。
3．A
【详解】
由机械能守恒定律可知
即
则v2-h图像是过原点的直线。
故选A。
4．C
【详解】
A．物块与木板组成的系统中，摩擦力对系统做负功，使系统的一部分机械能转化为内能，所以机械能不守恒，故A错误；
B．根据动能定理可知，物块动能的减少量为
长木板获得的动能为
故B错误，C正确；
D．由B项分析可知物块与长木板组成的系统机械能损失量为
故D错误。
故选C。
5．ACD
【详解】
AB．点迹小而清晰的纸带在测量时产生的误差小，计算结果准确，A正确，B错误；
C．根据实验需验证的关系
其中应是从静止开始下落的高度，而重物从静止开始下落的第一个0.02s (打点时间间隔)内所下落的高度为
因此，纸带上第一、二两点间的距离接近，表示在打第一个点的瞬时重物从静止开始下落，C正确；
D．为了减小测量高度h的相对误差，选取的计数点要离起始点远一点，纸带不易过长，长度在60cm-80cm之间较好，D正确。
故选ACD。
6．AC
【详解】
打点计时器需要接入交流电源，所以需要交流电源，验证机械能守恒定律，需要满足
所以需要刻度尺测量长度，无需测量时间与重力。
故选AC。
7．AC
【详解】
A．为了减小纸带和限位孔之间的摩擦，实验中应使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上，故A正确；
B．应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，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，故B错误；
C．验证机械能守恒，只要验证动能的增加量等于重力势能的减小量即可，所以纸带上开头打出的几点模糊不清，可设法用后面清晰的点进行验证，故C正确；
D．测量重物下落高度不一定必须从起始点算起，故D错误。
故选AC。
8．光电门 无
【详解】
[1]本实验中，采用光电门传感器来测量瞬时速度，通过来测定速度，从而求出动能。
[2]先选取零势能面再进行实验，这样不同位置的重力势能才有确定的值，而摆锤动能与重力势能之和与零势能的参考位置有关，但不论零势能的位置在何处，动能与势能之和却始终为常数，不过常数值不同而已，故零势能面位置的选取对验证摆锤动能与重力势能之和为常数无影响。
9．B
【详解】
试题分析：A、在“验证力的平行四边形定则”实验中，用两弹簧秤同时拉细绳时，细绳之间的夹角以60°～100°之间为宜；错误
B、在“探究弹簧弹力与其伸长量”关系的实验中，作出弹力和弹簧长度的图象，其斜率为弹簧的劲度系数；正确
C、在“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，应该将放小车的长木板一端抬高，以平衡摩擦力；错误
D、在“验证机械能守恒定律”的实验中，由纸带的数据计算出某一时刻的速度，不能由计算；错误
考点：实验误差及注意事项
点评：对各物理实验的误差产生原因及注意事项一定要熟练掌握．
10．0.48 0.4 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s 滑块的质量M
【详解】
主尺：4mm，游标尺：对齐的是8，所以读数为：
故遮光条宽度
设遮光条前进了s，钩码的重力势能减少了mgs，系统动能增加了
所以我们可以通过比较mgs和的大小来验证机械守能守恒定律。
需要测量的物理量有：滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s，滑块的质量M。
11．2.40 0.576 0.588 在误差允许范围内， m1和m2组成系统的机械能守恒 9.70
【详解】
（1）[1]在纸带上打下计数点5时的速度为
（2）[2]在打点0～5过程中系统动能的增量为
[3]系统势能的减少量为
[4]由此得出的结论是在误差允许范围内， m1和m2组成系统的机械能守恒。
（3）[5]对m1和m2组成的系统，根据机械能守恒定律有
整理得
由图可知-h图像的斜率为
解得
12．D 3.90 空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦 C
【详解】
(1)[1]为减少阻力的影响，重物应选择质量大一些、体积小一些的，所以选择质量为50g的钩码。
(2)[2]打B点时重物的速度为
[3]因存在空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦，所以重力势能的减少量Ep不完全等于Ek。
(3)[4]以圆弧最低点N所在平面为参考面，则光电门的势能为
[5]已知光电门经过遮光片的时间为△t，则光电门经过遮光片的速度为
则动能为
[6]光电门的高度随时间减小，则光电门的重力势能也随时间减小，所以图线斜率为负，选C图线。
13．甲 1.37 9.75
【详解】
(1)[1] 由甲、乙两图可知，乙图存在的摩擦远远大于甲图中摩擦，由此可知甲图验证机械能守恒更合适。
(2)[2] 匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有
(3)[3] 由机械能守恒
得
由此可知：图象的斜率k=2g，由此可以求出当地的重力加速度，由图可知
所以
g≈9.75m/s2
14．天平、秒表 B
【详解】
[1]不需要秒表，打点计时器本身可以表示处时间，根据机械能守恒定律
可知质量可以约掉，所以不需要天平测量质量；
[2]就两位同学进行实验操作时释放纸带瞬间的照片，可知A图中的纸带不能充分利用，因此B图正确。
15．0.775
【详解】
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，有
16．B 2 0.441 0.460
【详解】
(1)[1] A．重物最好选择密度较大的铁块，受到的阻力较小，故A错误。
B．本题是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，需要验证的方程是
故m可约去比较，不需要用天平测量重物的质量，故B正确；
C．为充分利用纸带，实验时要先接通电源，然后再释放纸带，故C错误；
D．不可以利用公式来求解瞬时速度，否则体现不了实验验证，却变成了理论推导，故D错误；
(2)[2]起点初速度大小应为0，根据
选择纸带的第1、2两点间距应接近2mm。
(3)[3][4] B点的速度等于AC段的平均速度，则有
重锤动能
从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量为