4.6 实验：验证机械能守恒定律 课时作业（word版含答案）

4.6 实验：验证机械能守恒定律 课时作业
一、单选题
1．（2021·江苏南京·高一期中考试）下图为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．打点计时器两个限位孔可以不在同一竖直线上
B．应先释放纸带，后接通电源打点
C．需使用秒表测出重物下落的时间
D．测出纸带上两点之间的距离，可知重物相应的下落高度
2．（2021·江苏·阜宁实验高中高一期中考试）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．必须用秒表测重物下落的时间
B．选用质量小的重物可减小实验误差
C．实验时必须先用天平测出重物的质量
D．实验中不得用公式v＝ 求下落高度h时的速度
3．（2021·江苏·阜宁实验高中高一期中考试）用自由落体运动验证机械能守恒定律就是看是否等于（n为计时点的编号）。下列说法不正确的是（　　）
A．打点计时器打第一个点0时，重物的速度为0
B．hn是计时点n到第一个点0的距离
C．m为重物的质量，需用天平称量
D．不可以用vn=gtn计算vn，其中tn=（n－1）T（T为打点周期）
4．（2022·上海·模拟预测）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．
5．（2021·贵州·贵阳市第三十七中学高一阶段练习）利用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，有以下几个主要步骤：
①开启电源；
②处理数据；
③松开纸带；
④安装纸带并悬挂重锤；
⑤把打点计时器固定在铁架台上
以上步骤合理的顺序是（　　）
A．⑤④①③② B．①②④⑤③
C．⑤④③①② D．④⑤③①②
6．（2021·江苏宿迁·高一期末）用如图所示的装置验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量均为M的物块A、B，B上放一质量为m的金属片C，在B的正下方铁架台上固定一金属圆环。开始时金属片C与圆环间的高度为h，由静止释放B，运动一段时间后金属片C被搁置在圆环上（C与轻绳间无接触），测得B通过两数字计时器的时间间隔为t，已知两数字计时器的竖直间距为d。改变h重复实验得到多组数据，为了直观反映数据关系，应绘制（　　）
A．t-h图象 B．图象 C．图象 D．图象
7．（2021·江苏·东台创新高级中学高一阶段练习）小明利用如图所示装置进行“验证机械能守恒定律”的实验，下列说法正确的是（　　）
A．必须用天平测量重物的质量
B．必须用秒表测出下落时间t，通过计算出瞬时速度
C．应先释放纸带，再接通电源
D．打点计时器使用的是交流电源
8．（2021·全国·高一期末）在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是后面的一些点算出打下B、C两点时重物的速度分别是、，测得 B、C两点间的距离为h，那么验证机械能守恒的表达式可写为（　　）
A． B．
C． D．
9．（2020·全国·高一课时练习）利用自由落体运动验证机械能守恒定律时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度和下落高度．某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，正确的是（　　）
A．用刻度尺测出物体下落的高度，并测出下落时间，通过计算出瞬时速度
B．用刻度尺测出物体下落的高度，并通过计算出瞬时速度
C．根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，测算出某点的瞬时速度，并通过计算出物体下落至该点的高度
D．用刻度尺测出物体下落至某点的高度，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，测算出该点的瞬时速度
10．（2020·广东·佛山一中高一阶段练习）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
11．（2021·全国·高一专题练习）如图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用的交流电的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=10m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示。把第一个点记做O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点。经测得知道A、B、C、D各点到O点的距离为62.99cm、70.14cm、77.76cm、85.37cm。根据以上数据可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于___________J；C点的速度为_______m/s；（计算结果保留三位有效数字）；但实验中总存在重力势能的减少量_______动能的增加量（填小于、等于、大于），则上述三个空的答案是（　　）
A．7.78　381　等于
B．7.78　3.81　大于
C．778　3.81　大于
D．7.78　3.81　等于
12．（2021·江苏·阜宁实验高中高一期中考试）在“验证机械能守恒定律”的实验中，通过打点计时器得到的纸带如图所示，在纸带上选取了0~6的计数点，并用刻度尺依次测量出了相邻两点之间的距离。则下列选项正确的是（　　）
A．纸带中第一个计数点的速度必须为零
B．可将计数点1~5的瞬时速度利用平均速度直接求出
C．由于0、6两计数点为纸带的端点，因此不能计算出这两点的速度
D．由题中的数据计算出的加速度应为当地的重力加速度
二、填空题
13．（2021·湖北·麻城市实验高级中学高一阶段练习）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。
14．（2020·河北·唐山市第十一中学高一开学考试）使用电磁打点计时器测量重力加速度g，已知该打点计时器的打点频率为。图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5…经测量，第15至第17点间的距离为，第1至第16点间距离为，则打下第16个点时，重锤下落的速度大小为_____，测出的重力加速度值为_____。（要求保留两位有效数字）
15．（2020·上海·高一期中考试）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”）。
16．（2021·山东·临朐县实验中学高一阶段练习）如图所示，用光电门等器材验证机械能守恒定律。直径为d、质量为m的金属小球从A点由静止释放，下落过程中经过A点正下方的位置B，B处固定有光电门，测得AB间的距离为H（），光电门测出小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g，则
(1)小球通过光电门B时的速度表达式_____；
(2)多次改变高度H，重复上述实验，描点作出随H的变化图象如图所示，若作出的图线为通过坐标原点的直线，且斜率为______（表达式用已给的物理量表达），可判断小球下落过程中机械能守恒；
(3)实验中发现动能增加量总是_______（填“大于”、“小于”或“等于”）重力势能减少量，增加下落高度后，则（）_______将（填“增加”、“减小”或“不变”）；
(4)小明用AB段的运动来验证机械能守恒时，他用，计算与B点对应的小球的瞬时速度，得到动能的增加量，你认为这种做法正确还是错误？答：_________。
三、实验题
17．（2021·福建师大二附中高一期中）某同学用如图甲所示装置“验证机械能守恒定律”时，所用交流电源的周期为T，得到如图乙所示的纸带。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，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，重物的质量为m，已知重力加速度为g。
（1）下列做法正确的有________
A．必须要称出重物和夹子的质量
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上
C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器
D．实验时，先释放纸带，再接通打点计时器的电源
（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________，重物增加的动能是______________。（用上面所测物理量和已知量的符号表示）
（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、s为横坐标画出的图像应是下列选项中的________。
A． B．
C． D．
18．（2022·云南师大附中高一阶段练习）某实验小组利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律。A、B是两个相同的小物块，用天平测得其质量均为m，C是内部装有砝码的托盘，其总质量为M，A、B间用轻弹簧拴接，B、C间用轻质且不可伸长的细绳相连。物块A静止放置在一压力传感器上，C的正下方放置一测速仪，该测速仪能测出C的速率，压力传感器与测速仪相连，对应数据可向计算机输出。整个实验过程中弹簧均处于弹性限度内，弹簧的弹性势能只与弹簧本身及形变量有关，不计滑轮与细绳的摩擦，当地的重力加速度为g。
（1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零。现自由释放C，当C向下运动到某一位置时，压力传感器示数为零，测速仪显示的对应速率为v，且v不为零。其中M和m大小关系应满足M_________m（填“小于”“等于”或“大于”），才能实现上述过程；
（2）保持A、B质量m不变，增加C中砝码的个数，即增大托盘和砝码的总质量M，重复步骤（1），当压力传感器示数再次为零时，C下落的高度为________（设弹簧的劲度系数为k），与前一次相比C下落的高度将_________（填“增加”“减少”或“不变”）；
（3）重复上述操作，得到多组不同M下对应的v。根据所测数据，为更直观地验证机械能守恒定律，作出图线如图乙所示，图线在纵轴上的截距为b，则弹簧的劲度系数k=________（用题目中的已知量表示）。
19．（2022·贵州·贵阳市第八中学模拟预测）如图所示，某同学利用该装置验证小球向下摆动过程中机械能是否守恒，不可伸长的轻质细线一端固定在O点，另一端连接小球，在O点的正下方D处（箭头所指处）放一锋利的刀片，细线到达竖直位置时能被割断，实验中小球摆到最低点时恰好与桌面接触但没有弹力，已知当地的重力加速度为g。实验步骤如下：
a.实验开始前，测出小球的直径d，再让小球处于自然悬挂状态，测出悬线的长为L，小球下端距水平地面的高度为h；
b.将小球向右拉离平衡位置，测出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刀片割断（不计细线割断时的能量损失）；
c.割断细线后，小球水平抛出，测得小球抛出后的水平位移为x。
完成下列问题：
（1）本实验所用器材有：细线、小球、刀片、量角器和_________
A．天平　　B．刻度尺　　C．游标卡尺
（2）割断细线后，小球水平抛出的速度表达式为v0=_________（用已知和测量物理量的符号表示）。
（3）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）。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．A
5．C
6．B
7．D
8．B
9．D
10．C
11．B
12．B
13． 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
14． 2.9 9.8
15． 光电门 无
16． 小于 增加 错误
17． B mg(s0 + s1) C
18． 大于 不变
19． BC
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