第八章 第5节实验：验证机械能守恒定律提升练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第八章 第5节实验：验证机械能守恒定律提升练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 504.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-15 13:50:40 | ||
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文档简介
2019人教版必修第二册 第八章 第5节 实验：验证机械能守恒定律 提升练习
一、单选题
1．如图为验证机械能守恒定律的装置图，关于该实验下面叙述正确的是
A．必须用天平称出重锤的质量
B．挑选点迹清晰，第1、2两点间距约为2mm的纸带进行测量
C．操作时应先放纸带，后接通电源
D．打点计时器应接在直流电源上
2．如图所示是用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置。关于这一实验，下列说法中正确的是（ ）
A．重物减少的重力势能略小于增加的动能 B．重物应选用密度小的物体
C．纸带释放前，应使其竖直 D．应先释放纸带，后接通电源
3．如图所示是用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．关于这一实验，下列说法中正确的是
A．重物应选用密度小的物体
B．纸带释放前，应使其竖直
C．应先释放纸带，后接通电源
D．重物减少的重力势能略小于增加的动能
4．《验证机械能守恒定律》的实验中，对自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利？（ ）
A．只要有足够重就可以
B．只要体积足够小就可以
C．既要足够重，又要体积非常小
D．应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲
二、实验题
5．某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图所示的甲、乙两种方案：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___，理由是______________________________________．
(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0.02 s，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，做出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．(结果保留两位有效数字)
6．利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有______；（选填器材前的字母）
A．大小合适的铁质重锤
B．体积较大的木质重锤
C．刻度尺
D．游标卡尺
E．秒表
（2）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC；重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能减少量ΔEp=______，动能的增加量ΔEk=______；
（3）实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差产生的原因是______；
（4）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______；
A．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
B．实验时要多打几条纸带，必须选择第1、2两点间距离约为2mm的纸带
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据运动学公式计算，其中g应取当地的重力加速度
D．用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度
（5）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2-h图像去研究机械能是否守恒。若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v2-h图像是图中的哪一个______。
A． B． C． D．
7．为了探究机械能守恒定律，团风中学的金金设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：
A．小车
B．钩码
C．一端带滑轮的木板
D．细线
E．电火花计时器
F．纸带
G．毫米刻度尺
H．低压交流电源
I．220V的交流电源
(1)根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是_____（填写器材序号），还应补充的器材是_____。
(2)实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号0 6），测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T。则打点2时小车的速度v2=_____；若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为_____。
(3)在实验数据处理时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出 d图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为_____。
8．学校实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了如图甲、乙所示的两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验；乙方案为用小车在木板斜面上下滑进行实验．
(1)小组内同学对两种方案进行了讨论分析，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________(填“甲”或“乙”)
(2)若该小组采用图甲的装置打出一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出打下D点时纸带的速度大小为___________.(结果保留三位有效数字)
(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度,作出的图线如图所示，则图线斜率的物理意义是_____________________________________．
9．用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，打点计时器的打点周期为，重锤的质量为，重力加速度为．
①完成下面部分实验步骤的有关内容
A．按图示的装置安装器件
B．将打点计时器接到____(填“直流”或“交流”) 电源上．
C．先_____，再______，让重锤拖着纸带从高处自由下落．
D．选取合适的纸带进行处理分析．
②如图是实验打出的纸带，是速度为零的点，、、为从合适位置选取的三个连续点 (其他点未画出) ，量得此三点与点的距离分别为、、，取图中和________(填“”、“”或“”) 点来验证机械能守恒定律比较简捷方便，打点计时器打下该点时重锤的动能___________________________．（用已知的符号表示）
10．用如图所示实验装置验证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。下图给出的是实验中获得的一条纸带：0是打下的第一个点，电源频率50Hz，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：（结果保留两位有效数字）
(1)从打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量ΔEk = ______J，系统势能的减少量ΔEp = ______J；（当地的重力加速度g取10m/s2）；
(2)若某同学作出-h图象如图所示，则当地的重力加速度g = ______m/s2。
11．如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是______；
A．交流电源B．刻度尺C．天平（含砝码）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的频率为f。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的动能变化量______；
（3）实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，请写出一条产生误差的原因______。
12．某小组设计了图（a）所示的装置验证机械能守恒定律（已知重力加速度为g）。
(1)所用传感器的名称是______；
(2)以下实验步骤中不必要的是______（填字母标号）
A．将小车从轨道上某处释放，测出经过两个传感器的速度v1和v2（轨道摩擦可忽略）
B．在轨道上安装两个传感器，测出它们的高度差h
C．连接DIS实验线路
D．测出小车的总质量m
(3)多次改变两个传感器的距离，测得h及对应的v1和v2，取，并作出△v2－h图象，如图（b）所示。实验中每次释放小车的位置______（选填“必须”或“不必”）相同；该图线的斜率k=______。
13．在“验证机械能守恒定律”实验中，
（1）下图是部分实验器材，需在图中选用的器材是_______
（2）实验中需要直接测量的物理量是____（填字母）．
A、重力加速度
B、重物下落的高度
C、重物下落的瞬时速度
（3）某同学的实验结果显示重物的动能变化量略大于重力势能变化量，出现这一问题的原因可能是____（填字母）
A、重物的质量测量错误
B、纸带的数据测量错误
C、交流电源的频率小于
D、重物下落时受到的阻力过大
14．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的金属小球由A处从静止释放，下落过程中能依次通过A处正下方固定于B处的光电门，和可上下移动的光电门C。测得间的距离为H（），光电计时器记录下小球通过光电门B的时间为，通过光电门C的时间为t，当地的重力加速度为g，则：
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径___________；
(2)小球经过光电门C时的速度表达式为___________；
(3)保持位置不变，多次将C光电门下移，改变间的高度H，重复上述实验，多次实验近似不变，作出随H的变化图像如图丙所示，当丙图的斜率满足___________时，可判断小球下落过程中机械能守恒。
15．（1）在实验室做力学实验时会经常用到重物，请为下列实验从图中选择最合适的“重物”（填“A”、“B”或“C”）
①“探究加速度与力、质量的关系”实验中驱动小车的重物是__________
②用自由落体运动“验证机械能守恒定律”中的重物是 ____________
（2）按课本方案进行实验，每一次必须从同一位置静止释放的是( )
A．探究求合力的方法
B．探究速度随时间变化的规律
C．用小球等器材探究平抛运动的规律
D．用橡皮筋等器材探究物体做功与速度变化之间的关系
（3）某一实验中物体做匀加速直线运动时打出一条纸带，其局部放大图如图所示，每两个计数点之间还有四个点未画出，则纸带上打下计数点D时，物体运动的瞬时速度大小为_______ m/s（保留二位小数）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
在本实验中，重锤由静止开始下落，它的重力势能逐渐减小，动能逐渐增加．若在误差允许的范围内，重锤重力势能的减小量和动能的增加量二者相等，则机械能守恒．两式中的m可以不用比较，直接约去，所以不需要测量，A说法错误；重锤由静止开始做自由下落，打出的纸带上第一、二两点距离是，所以应该选用点迹清晰且第一、二两点间距离为2mm的纸带进行测量，B正确；使用打点计时器时，一定要注意先接通打点计时器电源，后释放纸带，C错误；打点计时器必须接在交流电源上，否则无法工作，D错误．
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于摩擦阻力的原因重物减小的重力势能略大于增加的动能，A错误；
B．为了减小空气阻力带来的误差，应选择体积小密度大的物体，B错误；
C．纸带释放前，应该竖直以便减小纸带与打点计时器之间摩擦，C正确；
D．先打开电源，后释放纸带，D错误；
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
试题分析：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
解：A、为了让重物的运动接近自由落体，忽略阻力；重物应选择密度大体积小的物体；故A错误；
B、为了减小摩擦阻力，纸带释放前，应使其竖直；故B正确；
C、实验时应先接通电源，再释放纸带，故C错误；
D、重物的重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力，或存在空气阻力．故D错误；
故选B．
【点评】对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验．在实验中注意体会实验的误差来源，并能找到合适的方向去减小误差．
4．D
【解析】
【详解】
重物密度大些，相对阻力的影响小一些，如果重物体积太小，纸带在运动过程中容易发生扭曲。
故选D。
【点睛】
要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒。知道能够减小实验误差的方法
5． 甲 方案乙的小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒 1.37 9.75(±0.10)
【解析】
【详解】
（1）[1]甲图；
[2]采用乙图实验时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙图不能用于验证机械能守恒．
（2）[3]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：1.37m/s，
（3）[4] 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，当h=20cm时 3.90，所以，所以 m/s2．
6． AC mghB 重物下落过程要受到阻力作用，重物克服阻力做功，机械能有损失
AD A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] AB．为减小重物运动过程的空气阻力，重物应该质量大一些、体积小一些的物体，故应该选大小合适的铁质重锤，故A正确，B错误；
CD．由于要测量纸带上计数点间的距离，故要用到刻度尺，故C正确，D错误；
E．打点计时器可记录重物的运动时间，不需要秒表，故E错误。
故选AC。
(2)[2][3] 从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的变化量的绝对值为
ΔEp=mghB
由于初速度为零，则动能的变化量为
(3)[4]实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差产生的原因是重物下落过程要受到阻力作用，重物克服阻力做功，机械能有损失。
(4)[5] A．做实验时，先接通电源，后释放重锤，故A正确；
B．物体自由下落时根据公式，其中t =0.02s，由此可知，开始所打两个点之间的距离约等于2mm，但验证机械能守恒，不是必须选择的，故B错误；
C．由于实验过程中不可避免地存在阻力作用，所以重物的实际加速度小于重力加速度，所以应该利用匀变速直线规律中的：平均速度等于中间时刻的速度来求打下某点时，重锤的速度v，故C错误；
D．用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度，故D正确。
故选AD。
(5)[6] 实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，设加速度为a，则根据匀变速直线运动规律有v2=2ah，可知v2与h成正比例函数关系。
故选A。
7． H 天平
【解析】
【详解】
(1)[1]电火花打点计时器利用220V的交流电源工作，不需要低压交流电源，故选H。
[2]需要天平测量钩码和小车的质量。
(2)[3]打点2是计数点1、3之间的中点时刻，故打点2时小车的速度等于计数点1、3之间的平均速度
[4]钩码减小的重力势能转化为小车和钩码整体的动能，有
(3)[5]钩码减小的重力势能转化为小车和钩码整体的动能，有
得
可知斜率为
8．（1）甲 （2）1.75 （3）当地重力加速度的2倍
【解析】
【详解】
（1）由甲乙两图可知采用乙图实验时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙图不能用于验证机械能守恒，而甲图中摩擦远远小于乙图存在的摩擦，由此可知甲图验证机械能守恒更合适．
（2）利用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）由机械能守恒定律：得，由此可知图象的斜率，就可以求出当地的重力加速度.
9． 交流 接通电源 释放纸带 B
【解析】
【详解】
（1）B、将打点计时器应接到交流电源上；
C、先接通打点计时器的电源，再释放纸带，让重锤拖着纸带从高处自由下落，这样可以尽量多的在纸带上打点，提高纸带的利用率．
（2）取图中O和B来验证机械能守恒定律比较简捷方便，因为B点的瞬时速度容易测得．打点计时器打下B点时重锤的速度为 ，所以： ．
10． 0.58 0.60 9.7
【解析】
【详解】
(1)[1]根据纸带可计算出第5点的瞬时速度
v5 == 2.4m/s
由于0是打下的第一个点，则第五点的动能就是第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量，为
ΔEk =(m1 + m2)v2 = 0.58J
[2]减少的重力势能为
ΔEp = (m2 – m1)gh = 0.60J
[3]根据-h图象的表达式有
(m2 – m1)gh =(m1 + m2)v2
则-h图象的斜率为
代入数据有
g = 9.7m/s2
则当地的重力加速度为9.7m/s2。
11． AB 空气阻力做功，机械能减少
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]打点计时器需接交流电源，实验需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求出重物下落的瞬时速度和重力势能减少量。实验中验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，质量可以消去，故选AB。
（2）[2]B点速度为
从打O点到打B点的过程中，重物的动能变化量为
（3）[3]由于纸带在下落过程中，重物和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，一部分克服空气阻力和摩擦力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量。
12． 光电门传感器 D 不必 2g
【解析】
【详解】
(1)[1]根据图象可知所用传感器的名称是光电门传感器；
(2)[2]根据机械能守恒定律可知：
mgh=
所以需要连接DIS实验线路测出小车经过两个传感器的时间，进一步求出速度v1和v2，另外还需要测量两个传感器的高度差h；小车的总质量m可以约去，不需要测量，故不需要测量的是D。
故选D。
(3)[3][4]多次改变两个传感器的距离，实验中每次释放小车的位置不必相同；根据
可得△v2=2gh，作出△v2－h图象，该图线的斜率
k=2g。
13．（1）AC （2）B （3）C
【解析】
【详解】
（1）验证机械能守恒的实验，重物拉纸带在竖直方向运动，重物的重力势能转化为动能，不需要小车，速度根据纸带求得，不需要秒表计时，需要打点计时器打纸带，所以BD错误AC正确
（2）本实验要验证的是重力势能的减小量等于动能的增加量，即：，所以本实验中g是已知量，还需知道的是下落高度h，速度可通过纸带处理求得，所以直接测量的是下落高度h，AC错误B正确
（3）物体动能变化大于重力势能变化量，说明速度的测量值偏大：
A.本实验重物的质量不需要进行测量，A错误
B.纸带数据采取的是一次测出各个点到起点的距离，就算起点不是零刻度，在求间距时由于刻度做差，并不影响间距的求解，测出物体速度不变，B错误
C.如果交流电频率小于50Hz，则导致测量的频率偏大，测量代入的打点周期偏小，所以测量的速度偏大，C正确
D.重物下落受到的阻力大，会导致重力势能的减小量一部分克服阻力做功，一部分增加物体的动能，使动能的变化量小于重力势能变化量，D错误
14．
【解析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为，游标读数为，则小球的直径；
(2)[2]根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，小球在C处的瞬时速度
(3)[3]小球下落过程中重力势能的减小量为，动能的增加量
若机械能守恒则
则当丙图的斜率满足
时，可判断小球下落过程中机械能守恒
15． C A CD 0.38
【解析】
【分析】
由题意可知考查“探究加速度与力、质量的关系”， 用自由落体运动“验证机械能守恒定律”，匀加速直线运动三个实验的实验原理、器材选择及数据处理，据此分析计算可得．
【详解】
[1]“探究加速度与力、质量的关系”实验中驱动小车的重物需要知道重物的具体质量，且要求重物质量远小于小车质量，所以需要用砝码，故选择C；
[2] 用自由落体运动“验证机械能守恒定律”中的重物需要选择一个密度较大，重力较大的重锤，这样可以减小空气阻力的影响．
(2) [3]
A．探究求合力的方法，验证同一效果时，要求第一次用两个弹簧测力计拉动小圆环，第二次用一个弹簧测力计拉动小圆环到同一位置，换为验证另一个作用效果时，位置可以改变，故A错误；
B．探究速度随时间变化的规律，每次物体运动开始位置不一定相同，故B错误；
C．用小球等器材探究平抛运动的规律，为了探究同一个平抛运动规律，要求每次初速度相同，运动轨迹才相同，所以要求每次从同一位置静止释放小球．
D．用橡皮筋等器材探究物体做功与速度变化之间的关系，每次改变橡皮筋的条数，从静止释放小车，可以用倍增法表示做功的多少，故D正确．
(3) [4]
根据刻度尺可以读出C点坐标值为6.80cm，E点坐标为14.40cm，根据
【点睛】
理解实验原理，据此分析问题．利用纸带上的点迹求某一点的瞬时速度时，可以计算与该点相邻的两点间的平均速度，注意时间、单位等易错点．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图为验证机械能守恒定律的装置图，关于该实验下面叙述正确的是
A．必须用天平称出重锤的质量
B．挑选点迹清晰，第1、2两点间距约为2mm的纸带进行测量
C．操作时应先放纸带，后接通电源
D．打点计时器应接在直流电源上
2．如图所示是用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置。关于这一实验，下列说法中正确的是（ ）
A．重物减少的重力势能略小于增加的动能 B．重物应选用密度小的物体
C．纸带释放前，应使其竖直 D．应先释放纸带，后接通电源
3．如图所示是用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．关于这一实验，下列说法中正确的是
A．重物应选用密度小的物体
B．纸带释放前，应使其竖直
C．应先释放纸带，后接通电源
D．重物减少的重力势能略小于增加的动能
4．《验证机械能守恒定律》的实验中，对自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利？（ ）
A．只要有足够重就可以
B．只要体积足够小就可以
C．既要足够重，又要体积非常小
D．应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲
二、实验题
5．某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图所示的甲、乙两种方案：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___，理由是______________________________________．
(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0.02 s，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，做出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．(结果保留两位有效数字)
6．利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有______；（选填器材前的字母）
A．大小合适的铁质重锤
B．体积较大的木质重锤
C．刻度尺
D．游标卡尺
E．秒表
（2）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC；重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能减少量ΔEp=______，动能的增加量ΔEk=______；
（3）实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差产生的原因是______；
（4）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______；
A．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
B．实验时要多打几条纸带，必须选择第1、2两点间距离约为2mm的纸带
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据运动学公式计算，其中g应取当地的重力加速度
D．用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度
（5）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2-h图像去研究机械能是否守恒。若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v2-h图像是图中的哪一个______。
A． B． C． D．
7．为了探究机械能守恒定律，团风中学的金金设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：
A．小车
B．钩码
C．一端带滑轮的木板
D．细线
E．电火花计时器
F．纸带
G．毫米刻度尺
H．低压交流电源
I．220V的交流电源
(1)根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是_____（填写器材序号），还应补充的器材是_____。
(2)实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号0 6），测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T。则打点2时小车的速度v2=_____；若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为_____。
(3)在实验数据处理时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出 d图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为_____。
8．学校实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了如图甲、乙所示的两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验；乙方案为用小车在木板斜面上下滑进行实验．
(1)小组内同学对两种方案进行了讨论分析，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________(填“甲”或“乙”)
(2)若该小组采用图甲的装置打出一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出打下D点时纸带的速度大小为___________.(结果保留三位有效数字)
(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度,作出的图线如图所示，则图线斜率的物理意义是_____________________________________．
9．用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，打点计时器的打点周期为，重锤的质量为，重力加速度为．
①完成下面部分实验步骤的有关内容
A．按图示的装置安装器件
B．将打点计时器接到____(填“直流”或“交流”) 电源上．
C．先_____，再______，让重锤拖着纸带从高处自由下落．
D．选取合适的纸带进行处理分析．
②如图是实验打出的纸带，是速度为零的点，、、为从合适位置选取的三个连续点 (其他点未画出) ，量得此三点与点的距离分别为、、，取图中和________(填“”、“”或“”) 点来验证机械能守恒定律比较简捷方便，打点计时器打下该点时重锤的动能___________________________．（用已知的符号表示）
10．用如图所示实验装置验证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。下图给出的是实验中获得的一条纸带：0是打下的第一个点，电源频率50Hz，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：（结果保留两位有效数字）
(1)从打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量ΔEk = ______J，系统势能的减少量ΔEp = ______J；（当地的重力加速度g取10m/s2）；
(2)若某同学作出-h图象如图所示，则当地的重力加速度g = ______m/s2。
11．如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是______；
A．交流电源B．刻度尺C．天平（含砝码）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的频率为f。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的动能变化量______；
（3）实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，请写出一条产生误差的原因______。
12．某小组设计了图（a）所示的装置验证机械能守恒定律（已知重力加速度为g）。
(1)所用传感器的名称是______；
(2)以下实验步骤中不必要的是______（填字母标号）
A．将小车从轨道上某处释放，测出经过两个传感器的速度v1和v2（轨道摩擦可忽略）
B．在轨道上安装两个传感器，测出它们的高度差h
C．连接DIS实验线路
D．测出小车的总质量m
(3)多次改变两个传感器的距离，测得h及对应的v1和v2，取，并作出△v2－h图象，如图（b）所示。实验中每次释放小车的位置______（选填“必须”或“不必”）相同；该图线的斜率k=______。
13．在“验证机械能守恒定律”实验中，
（1）下图是部分实验器材，需在图中选用的器材是_______
（2）实验中需要直接测量的物理量是____（填字母）．
A、重力加速度
B、重物下落的高度
C、重物下落的瞬时速度
（3）某同学的实验结果显示重物的动能变化量略大于重力势能变化量，出现这一问题的原因可能是____（填字母）
A、重物的质量测量错误
B、纸带的数据测量错误
C、交流电源的频率小于
D、重物下落时受到的阻力过大
14．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的金属小球由A处从静止释放，下落过程中能依次通过A处正下方固定于B处的光电门，和可上下移动的光电门C。测得间的距离为H（），光电计时器记录下小球通过光电门B的时间为，通过光电门C的时间为t，当地的重力加速度为g，则：
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径___________；
(2)小球经过光电门C时的速度表达式为___________；
(3)保持位置不变，多次将C光电门下移，改变间的高度H，重复上述实验，多次实验近似不变，作出随H的变化图像如图丙所示，当丙图的斜率满足___________时，可判断小球下落过程中机械能守恒。
15．（1）在实验室做力学实验时会经常用到重物，请为下列实验从图中选择最合适的“重物”（填“A”、“B”或“C”）
①“探究加速度与力、质量的关系”实验中驱动小车的重物是__________
②用自由落体运动“验证机械能守恒定律”中的重物是 ____________
（2）按课本方案进行实验，每一次必须从同一位置静止释放的是( )
A．探究求合力的方法
B．探究速度随时间变化的规律
C．用小球等器材探究平抛运动的规律
D．用橡皮筋等器材探究物体做功与速度变化之间的关系
（3）某一实验中物体做匀加速直线运动时打出一条纸带，其局部放大图如图所示，每两个计数点之间还有四个点未画出，则纸带上打下计数点D时，物体运动的瞬时速度大小为_______ m/s（保留二位小数）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
在本实验中，重锤由静止开始下落，它的重力势能逐渐减小，动能逐渐增加．若在误差允许的范围内，重锤重力势能的减小量和动能的增加量二者相等，则机械能守恒．两式中的m可以不用比较，直接约去，所以不需要测量，A说法错误；重锤由静止开始做自由下落，打出的纸带上第一、二两点距离是，所以应该选用点迹清晰且第一、二两点间距离为2mm的纸带进行测量，B正确；使用打点计时器时，一定要注意先接通打点计时器电源，后释放纸带，C错误；打点计时器必须接在交流电源上，否则无法工作，D错误．
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于摩擦阻力的原因重物减小的重力势能略大于增加的动能，A错误；
B．为了减小空气阻力带来的误差，应选择体积小密度大的物体，B错误；
C．纸带释放前，应该竖直以便减小纸带与打点计时器之间摩擦，C正确；
D．先打开电源，后释放纸带，D错误；
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
试题分析：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
解：A、为了让重物的运动接近自由落体，忽略阻力；重物应选择密度大体积小的物体；故A错误；
B、为了减小摩擦阻力，纸带释放前，应使其竖直；故B正确；
C、实验时应先接通电源，再释放纸带，故C错误；
D、重物的重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力，或存在空气阻力．故D错误；
故选B．
【点评】对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验．在实验中注意体会实验的误差来源，并能找到合适的方向去减小误差．
4．D
【解析】
【详解】
重物密度大些，相对阻力的影响小一些，如果重物体积太小，纸带在运动过程中容易发生扭曲。
故选D。
【点睛】
要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒。知道能够减小实验误差的方法
5． 甲 方案乙的小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒 1.37 9.75(±0.10)
【解析】
【详解】
（1）[1]甲图；
[2]采用乙图实验时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙图不能用于验证机械能守恒．
（2）[3]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：1.37m/s，
（3）[4] 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，当h=20cm时 3.90，所以，所以 m/s2．
6． AC mghB 重物下落过程要受到阻力作用，重物克服阻力做功，机械能有损失
AD A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] AB．为减小重物运动过程的空气阻力，重物应该质量大一些、体积小一些的物体，故应该选大小合适的铁质重锤，故A正确，B错误；
CD．由于要测量纸带上计数点间的距离，故要用到刻度尺，故C正确，D错误；
E．打点计时器可记录重物的运动时间，不需要秒表，故E错误。
故选AC。
(2)[2][3] 从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的变化量的绝对值为
ΔEp=mghB
由于初速度为零，则动能的变化量为
(3)[4]实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差产生的原因是重物下落过程要受到阻力作用，重物克服阻力做功，机械能有损失。
(4)[5] A．做实验时，先接通电源，后释放重锤，故A正确；
B．物体自由下落时根据公式，其中t =0.02s，由此可知，开始所打两个点之间的距离约等于2mm，但验证机械能守恒，不是必须选择的，故B错误；
C．由于实验过程中不可避免地存在阻力作用，所以重物的实际加速度小于重力加速度，所以应该利用匀变速直线规律中的：平均速度等于中间时刻的速度来求打下某点时，重锤的速度v，故C错误；
D．用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度，故D正确。
故选AD。
(5)[6] 实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，设加速度为a，则根据匀变速直线运动规律有v2=2ah，可知v2与h成正比例函数关系。
故选A。
7． H 天平
【解析】
【详解】
(1)[1]电火花打点计时器利用220V的交流电源工作，不需要低压交流电源，故选H。
[2]需要天平测量钩码和小车的质量。
(2)[3]打点2是计数点1、3之间的中点时刻，故打点2时小车的速度等于计数点1、3之间的平均速度
[4]钩码减小的重力势能转化为小车和钩码整体的动能，有
(3)[5]钩码减小的重力势能转化为小车和钩码整体的动能，有
得
可知斜率为
8．（1）甲 （2）1.75 （3）当地重力加速度的2倍
【解析】
【详解】
（1）由甲乙两图可知采用乙图实验时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙图不能用于验证机械能守恒，而甲图中摩擦远远小于乙图存在的摩擦，由此可知甲图验证机械能守恒更合适．
（2）利用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）由机械能守恒定律：得，由此可知图象的斜率，就可以求出当地的重力加速度.
9． 交流 接通电源 释放纸带 B
【解析】
【详解】
（1）B、将打点计时器应接到交流电源上；
C、先接通打点计时器的电源，再释放纸带，让重锤拖着纸带从高处自由下落，这样可以尽量多的在纸带上打点，提高纸带的利用率．
（2）取图中O和B来验证机械能守恒定律比较简捷方便，因为B点的瞬时速度容易测得．打点计时器打下B点时重锤的速度为 ，所以： ．
10． 0.58 0.60 9.7
【解析】
【详解】
(1)[1]根据纸带可计算出第5点的瞬时速度
v5 == 2.4m/s
由于0是打下的第一个点，则第五点的动能就是第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量，为
ΔEk =(m1 + m2)v2 = 0.58J
[2]减少的重力势能为
ΔEp = (m2 – m1)gh = 0.60J
[3]根据-h图象的表达式有
(m2 – m1)gh =(m1 + m2)v2
则-h图象的斜率为
代入数据有
g = 9.7m/s2
则当地的重力加速度为9.7m/s2。
11． AB 空气阻力做功，机械能减少
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]打点计时器需接交流电源，实验需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求出重物下落的瞬时速度和重力势能减少量。实验中验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，质量可以消去，故选AB。
（2）[2]B点速度为
从打O点到打B点的过程中，重物的动能变化量为
（3）[3]由于纸带在下落过程中，重物和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，一部分克服空气阻力和摩擦力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量。
12． 光电门传感器 D 不必 2g
【解析】
【详解】
(1)[1]根据图象可知所用传感器的名称是光电门传感器；
(2)[2]根据机械能守恒定律可知：
mgh=
所以需要连接DIS实验线路测出小车经过两个传感器的时间，进一步求出速度v1和v2，另外还需要测量两个传感器的高度差h；小车的总质量m可以约去，不需要测量，故不需要测量的是D。
故选D。
(3)[3][4]多次改变两个传感器的距离，实验中每次释放小车的位置不必相同；根据
可得△v2=2gh，作出△v2－h图象，该图线的斜率
k=2g。
13．（1）AC （2）B （3）C
【解析】
【详解】
（1）验证机械能守恒的实验，重物拉纸带在竖直方向运动，重物的重力势能转化为动能，不需要小车，速度根据纸带求得，不需要秒表计时，需要打点计时器打纸带，所以BD错误AC正确
（2）本实验要验证的是重力势能的减小量等于动能的增加量，即：，所以本实验中g是已知量，还需知道的是下落高度h，速度可通过纸带处理求得，所以直接测量的是下落高度h，AC错误B正确
（3）物体动能变化大于重力势能变化量，说明速度的测量值偏大：
A.本实验重物的质量不需要进行测量，A错误
B.纸带数据采取的是一次测出各个点到起点的距离，就算起点不是零刻度，在求间距时由于刻度做差，并不影响间距的求解，测出物体速度不变，B错误
C.如果交流电频率小于50Hz，则导致测量的频率偏大，测量代入的打点周期偏小，所以测量的速度偏大，C正确
D.重物下落受到的阻力大，会导致重力势能的减小量一部分克服阻力做功，一部分增加物体的动能，使动能的变化量小于重力势能变化量，D错误
14．
【解析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为，游标读数为，则小球的直径；
(2)[2]根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，小球在C处的瞬时速度
(3)[3]小球下落过程中重力势能的减小量为，动能的增加量
若机械能守恒则
则当丙图的斜率满足
时，可判断小球下落过程中机械能守恒
15． C A CD 0.38
【解析】
【分析】
由题意可知考查“探究加速度与力、质量的关系”， 用自由落体运动“验证机械能守恒定律”，匀加速直线运动三个实验的实验原理、器材选择及数据处理，据此分析计算可得．
【详解】
[1]“探究加速度与力、质量的关系”实验中驱动小车的重物需要知道重物的具体质量，且要求重物质量远小于小车质量，所以需要用砝码，故选择C；
[2] 用自由落体运动“验证机械能守恒定律”中的重物需要选择一个密度较大，重力较大的重锤，这样可以减小空气阻力的影响．
(2) [3]
A．探究求合力的方法，验证同一效果时，要求第一次用两个弹簧测力计拉动小圆环，第二次用一个弹簧测力计拉动小圆环到同一位置，换为验证另一个作用效果时，位置可以改变，故A错误；
B．探究速度随时间变化的规律，每次物体运动开始位置不一定相同，故B错误；
C．用小球等器材探究平抛运动的规律，为了探究同一个平抛运动规律，要求每次初速度相同，运动轨迹才相同，所以要求每次从同一位置静止释放小球．
D．用橡皮筋等器材探究物体做功与速度变化之间的关系，每次改变橡皮筋的条数，从静止释放小车，可以用倍增法表示做功的多少，故D正确．
(3) [4]
根据刻度尺可以读出C点坐标值为6.80cm，E点坐标为14.40cm，根据
【点睛】
理解实验原理，据此分析问题．利用纸带上的点迹求某一点的瞬时速度时，可以计算与该点相邻的两点间的平均速度，注意时间、单位等易错点．
答案第1页，共2页
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