8.5 实验：验证机械能守恒定律 基础训练题 -2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(word版含答案)
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| 名称 | 8.5 实验：验证机械能守恒定律 基础训练题 -2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 449.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-29 19:24:28 | ||
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文档简介
8.5 实验：验证机械能守恒定律
一、单选题
1．用落体法验证机械能守恒定律的实验，下面测量工具中属于必需的是（ ）
A．天平 B．弹簧秤 C．刻度尺 D．秒表
2．在落体法“验证机械能守恒定律”实验中，不需要使用的器材是（ ）
A．重锤 B．纸带
C．螺旋测微器 D．打点计时器
3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，关于重锤的选择，下列说法正确的是（ ）
A．选择的重铺的体积越小越好
B．应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些
C．应选用体积和质量都较小的重锤
D．选择的重锤体积应小一些，质量尽量地大一些
4． “验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，下列说法中不正确的是（ ）
A．选取的重锤应满足“质量较大、体积较小”
B．处理纸带时还需要的器材是刻度尺
C．需使用秒表测出重锤下落的时间
D．打点计时器的限位孔应在竖直平面内
5．如图所示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．必须测出重物的质量
B．应先释放纸带，再接通电源打点
C．需使用秒表测出重物下落的时间
D．即使纸带起始端点迹模糊，也可用来验证机械能守恒定律
二、多选题
6．下列器材中实验“探究小车速度随时间变化的规律”、“探究加速度与力质量的关系”、“验证机械能守恒定律”都需要用到的实验器材是（ ）
A． B．
C． D．
7．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．一位同学在某次实验中，安装的打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，纸带通过时受到的阻力较大，那么，这种情况造成的结果是( )
A．重物减少的重力势能小于增加的动能
B．重物减少的重力势能大于增加的动能
C．重物的机械能逐渐减小
D．重物的机械能逐渐增大
8．为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用数字实验系统设计了一个实验，实验装置如图，图中A、B两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度。在实验中测得一物体自由下落经过A点时的速度是v1，经过B点时的速度是v2，为了证明物体经过A、B两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个的步骤，你认为其中不必要或者错误是 （ ）
A．用天平测出物体的质量
B．测出A、B两点间的竖直距离
C．利用﹣算出物体从 A点运动到B点的过程中重力势能的变化量
D．验证v22﹣v12与2gh是否相等
9．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
10．在验证机械能守恒定律的实验中，如下哪些措施是必要的（ ）
A．打出几条纸带，从中选出打下的第1、2两点间距离接近2mm的纸带备用
B．重锤的质量应尽可能大些
C．实验中必须用天平测出重锤的质量
D．实验中必须先从纸带上求出重力加速度g，用以计算重锤重力势能的减少量
三、实验题
11．利用图1所示的装置做“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．天平 E.秒表
（2）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______。
A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连结重锤的纸带
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到O的距离h，再根据公式计算，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
（3）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点A、B、C、D、E，测得A、B、C三点到起始点距离分别为hA、hB、hC。已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为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，重锤重力势能的减少量=_______________，动能的增加量=____________。数据处理的结果比较合理的应当是____________（填“大于”“等于”或“小于”），这是因为实验没有考虑各种阻力的影响，属于本实验的__________（选填“偶然”或“系统”）误差。
（4）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O距离h，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘图像去研究机械能是否守恒。若忽略阻力因素，那么本实验的图像应该是图中的____________。
A． B．
C． D．
12．某学习小组利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。平衡摩擦力后让物块从某处由静止开始下落，滑块上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带，其中O点（对应的速度为0）为计时起点，、、C为连续的计时点，计时点间的距离如图乙所示，已知打点计时器所接交流电的频率为，重力加速度大小为。
（1）实验中用天平测出物块的质量为、滑块的质量为。
（2）从打点计时器打O点到打点的过程中，物块重力势能的减少量__________，系统动能的增加量__________。（均用题中和图中给出的字母表示）
（3）经计算发现，总是略大于，其主要原因是__________（写出一条即可）。
13．在“验证机械能守恒定律”的实验中，有位同学按以下步骤进行实验操作：
A．用天平称出重锤和夹子的质量
B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器
C．松开纸带，接通电源，开始打点，并如此重复多次，以得到几条打点的纸带
D．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较近处选择几个连续计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值
E．测出各计数点到O点的距离，即得到重锤下落的高度
F．计算出mghn和，看两者是否相等
在以上步骤中，不必要的步骤是_________；有错误或不妥的步骤是________(填写代表字母)；更正情况：
①______；
②______；
③______；
④______。
14．“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______。
15．验证机械能守恒定律的实验装置已安装完毕，请完成如下实验操作：
(1)将纸带穿过打点计时器的______，纸带下端固定在重锤上，上端用手提住，纸带不与限位孔接触。
(2)接通打点计时器的电源使它工作，让纸带从____状态开始释放，打点计时器在纸带上打出一系列的点。
(3)更换纸带重复进行四次实验，从打出的几条纸带中挑选点迹清晰的纸带进行下面的测量。
(4)在纸带上选取打下的第1个点记为0，在这个点后距离较远处任意选取一点P，数出由0到P_____数目n，用刻度尺测出______的距离。
(5)打点计时器工作电源频率为50 Hz，则打点间隔时间为________s，根据公式________计算出P点对应的速度。
(6)由上面的h和v分别计算______和______，看两者______。
(7)在其他纸带上再另选几个点，重复步骤(4)(5)(6)。
16．某同学利用打点计时器（频率50）记录下质量为物体从一定高度下落的运动情况，通过打出的纸带他想判断在此过程中机械能是否守恒？（当地的重力加速度）
(1)请计算点速度__________，到过程中重力势能的变化量__________J。
(2)请根据你的计算分析在误差允许的范围内此过程机械能是否守恒__________。（填“机械能守恒”或“机械能不守恒”）
17．用如图所示的实验装置可以验证机械能守恒定律：光滑四分之一圆弧滑槽固定在铁架台上并可以上下移动。铁架台放在水平桌面上。圆弧PQ对应的圆心角是60°，将一可视为质点的金属小球从Q点由静止释放，小球从圆弧最低点P开始做平抛运动最后落到水平地面上的M点。P与M的水平距离为x，竖直距离为h。
（1）实验过程中，用刻度尺测出平抛运动的水平位移x以及竖直位移h，还需要测出_________（写出测量量名称及对应字母代号）。
（2）如果x=_________，表明机械能守恒定律成立。
（3）改变滑槽在铁架台上固定点的上下位置，得到多组x和h的数据，然后用图像法处理数据，以h为纵轴，如果要让画出的图像为一条直线，应该以_________为横轴。若作出的直线斜率k=________，则表明机械能守恒定律成立。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
机械能守恒定律中根据重力势能的减小量等于动能的增加量，速度根据打点计时器中间时刻的瞬时速度等于平均速度求得，质量不需要测量，重力也不需要测量，式中没有时间，不需要测量时间，需要测量高度差h大小，故需要刻度尺，故选C。
2．C
【详解】
落体法验证机械能守恒定律，即验证重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，研究对象为重锤，所以重锤需要，通过纸带测量下落的高度和瞬时速度的大小，所以纸带和打点计时器需要。测量点迹间的距离用刻度尺，不需要螺旋测微器。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
选择重锤时既要考虑减小空气阻力，又要考虑实验的方便、可操作，即实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少阻力的影响，故选D。
4．C
【解析】
【详解】
试题分析：正确解答本题需要掌握：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、为了减小阻力的影响，重锤应选择质量较大，体积较小的，故A正确．
B、该实验需要测量重锤下降的高度以及重锤的瞬时速度，则需要用刻度尺测量点迹间的距离，故B正确．
C、时间可以通过数纸带上的间隔数得出，不需要用秒表测量时间，故C错误．
D、为了减小阻力的影响，打点计时器的限位孔应在竖直平面内，故D正确．
本题选不正确的，故选C．
【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．
5．D
【解析】
【详解】
A．验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不需要测量重物的质量，故A错误；
B．实验时应先接通电源，再释放纸带，故B错误；
C．重物下落的时间可以通过打点计时器测量，不需要秒表测量，故C错误；
D．即使纸带起始端点点迹模糊，也可以用来验证机械能守恒，在纸带上取两个相距较远的两点，通过动能的增加量和重力势能的减小量进行验证，故D正确。
故选D。
6．BD
【解析】
【详解】
探究小车速度随时间的变化规律，需要的器材有：小车、打点计时器和纸带、钩码、刻度尺等；
探究加速度与力、质量的关系，需要的器材有：小车、打点计时器和纸带、天平、砝码、钩码、刻度尺等；
验证机械能守恒定律，需要的器材有：重锤、铁架台、打点计时器和纸带、刻度尺等；
可知能用于这四个实验的器材是打点计时器和刻度尺，故选BD。
7．BC
【解析】
【详解】
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．由于纸带通过时受到较大的阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量，导致重物的机械能逐渐减小，故AD错误，BC正确．故选BC．
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．摩擦阻力做功会使得重物和纸带的机械能转化给内能．
8．AC
【详解】
A．根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量质量，故A错误，符合题意；
B．实验中需要测量从A到B过程中重力势能的减小量，因此需要测量AB之间的距离h，故B正确，不符合题意；
C．A点运动到B点的过程中重力势能的变化量
△Ep=mgh
利用
﹣
算出物体从A点运动到B点的过程中动能增加量，故C错误，符合题意；
D．根据机械能守恒有
mgh=﹣
质量可以约去，故验证v22﹣v12与2gh是否相等，故D正确，不符合题意。
故选AC。
9．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．
10．AB
【解析】
【详解】
A．根据
x=gt2=×10×0.022m=2mm
知，应该选用点迹清晰第一、二两点间的距离接近2mm的纸带误差较小，故A正确；
B．重锤的质量应尽可能大些，可以有效地减小空气阻力，故B正确；
C．验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不需要测量质量，故C错误；
D．使用当地的重力加速度数值计算重锤重力势能的减少量，故D错误。
故选AB。
11． AC ABD 小于 系统 A
【解析】
【详解】
（1）AB．为了减小空气阻力的影响减小实验误差，应选用大小合适的铁质重锤，故A正确，B错误；
C．处理实验数据时需要用刻度尺测量重锤下落的高度，故C正确；
D．由机械能守恒定律得
实验需要验证的表达式是
不需要测量重锤的质量，不需要天平，故D错误；
E．根据打点计时器打出的纸带可以求出重锤的运动时间，不需要秒表，故E错误。
（2）A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直，尽量减小纸带跟打点计时器的摩擦，故A正确；
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连接重锤的纸带，以保证打第一个点时，重锤速度为零，故B正确；
C．若用公
式
求速度，就默认了纸带加速度为g，机械能守恒，失去了验证的意义，故C错；
D．重力势能的减少量跟下降的高度差有关，利用公式计算重力势能的减少量时，需用刻度尺测量某点到O点的距离h，且g应取当地的重力加速度，故D正确。
（3）从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点时重锤的速度
重锤动能的增加量
数据处理的结果比较合理的应当是
由于存在摩擦力且不可避免，所以该误差属于系统误差
（4）若忽略阻力因素，重锤下落过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得
整理得
与h成正比，图像为过原点的直线，且斜率为2g，故A正确，BCD错误。
12． ①没有完全平衡摩擦力；②滑轮存在摩擦；③纸带与打点计时器间存在摩擦（写出其中一点即可给分，其他合理说法也给分）
【解析】
【详解】
（2）从打点计时器打O点到打点的过程中，物块重力势能的减少量为
B点速度为
系统动能的增加量
（3）总是略大于，其主要原因是：①没有完全平衡摩擦力；②滑轮存在摩擦；③纸带与打点计时器间存在摩擦（写出其中一点即可给分，其他合理说法也给分）
13． A BCDF B中手应抓住纸带末端，让重物尽量靠近打点计时器 C中应先接通电源，再松开纸带 D中应选取离O点较远的点 F中应计算ghn和
【解析】
【详解】
A步骤可有可无，不称量重物的质量也可验证机械能守恒定律。
BCDF
B步骤中应让重物尽量靠近打点计时器，而不是手靠近。
C步骤中应先接通电源，后释放纸带。
D步骤中应选取离O点较远的点，这样测量时距离较远，测量的相对误差较小。
F步骤中应计算ghn和，若m没有测量，则mgh、就不能计算出具体的值。
14．
【解析】
【详解】
(1)打点5时重物的速度
(2)由
而
则
则
(3)要验证的等式是
即
15． 限位孔并在复写纸下面经过 静止 自然点间隔的 0点到P点 0.02 vn＝ 重锤重力势能的减少量ΔEp 重锤动能增量ΔEk 是否近似相等
【解析】
【详解】
(1)将纸带穿过打点计时器的限位孔并在复写纸下面经过,这样可以限制纸带并让复写纸在纸带上留下痕迹；
(2)从静止开始释放重锤，所以纸带也将从静止开始运动；
(4)要计算0点到P点所经历的时间，就必须数出0点到P点之间的自然点的间隔数；
然后用刻度尺测量0点到P点的位移大小，以便于后面的数据处理；
(5)因为打点计时器工作电源频率为50 Hz，则打点间隔时间为
利用匀变速直线运动的公式计算中间时刻的瞬时速度
(6)根据机械能守恒，要先计算出重锤重力势能的减少量ΔEp
其次是计算出重锤动能增量ΔEk
最后判断两者是否近似相等
16． 0.65 0.51 机械能不守恒
【解析】
【详解】
(1)根据匀变速直线运动的推论，即时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度，则A点的速度为
同理点速度为
从到重力势能减少为
(2)动能增加值
由上可知
显然机械能不守恒。
17． 圆弧半径R
【解析】
【详解】
(1)实验过程中，要求出小球从Q点到P点减小的重力势能和到P点的动能，除了用刻度尺测出平抛运动的水平位移x以及竖直位移h，还需要测出圆弧半径R。
(2)若守恒则由Q到M点的重力势能的减小量等于动能的增量为
又
解得
(3)由可得
以h为纵轴，如果要让画出的图像为一条直线，应该以为横轴。
若作出的直线斜率
则表明机械能守恒定律成立。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．用落体法验证机械能守恒定律的实验，下面测量工具中属于必需的是（ ）
A．天平 B．弹簧秤 C．刻度尺 D．秒表
2．在落体法“验证机械能守恒定律”实验中，不需要使用的器材是（ ）
A．重锤 B．纸带
C．螺旋测微器 D．打点计时器
3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，关于重锤的选择，下列说法正确的是（ ）
A．选择的重铺的体积越小越好
B．应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些
C．应选用体积和质量都较小的重锤
D．选择的重锤体积应小一些，质量尽量地大一些
4． “验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，下列说法中不正确的是（ ）
A．选取的重锤应满足“质量较大、体积较小”
B．处理纸带时还需要的器材是刻度尺
C．需使用秒表测出重锤下落的时间
D．打点计时器的限位孔应在竖直平面内
5．如图所示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．必须测出重物的质量
B．应先释放纸带，再接通电源打点
C．需使用秒表测出重物下落的时间
D．即使纸带起始端点迹模糊，也可用来验证机械能守恒定律
二、多选题
6．下列器材中实验“探究小车速度随时间变化的规律”、“探究加速度与力质量的关系”、“验证机械能守恒定律”都需要用到的实验器材是（ ）
A． B．
C． D．
7．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．一位同学在某次实验中，安装的打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，纸带通过时受到的阻力较大，那么，这种情况造成的结果是( )
A．重物减少的重力势能小于增加的动能
B．重物减少的重力势能大于增加的动能
C．重物的机械能逐渐减小
D．重物的机械能逐渐增大
8．为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用数字实验系统设计了一个实验，实验装置如图，图中A、B两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度。在实验中测得一物体自由下落经过A点时的速度是v1，经过B点时的速度是v2，为了证明物体经过A、B两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个的步骤，你认为其中不必要或者错误是 （ ）
A．用天平测出物体的质量
B．测出A、B两点间的竖直距离
C．利用﹣算出物体从 A点运动到B点的过程中重力势能的变化量
D．验证v22﹣v12与2gh是否相等
9．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
10．在验证机械能守恒定律的实验中，如下哪些措施是必要的（ ）
A．打出几条纸带，从中选出打下的第1、2两点间距离接近2mm的纸带备用
B．重锤的质量应尽可能大些
C．实验中必须用天平测出重锤的质量
D．实验中必须先从纸带上求出重力加速度g，用以计算重锤重力势能的减少量
三、实验题
11．利用图1所示的装置做“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．天平 E.秒表
（2）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______。
A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连结重锤的纸带
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到O的距离h，再根据公式计算，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
（3）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点A、B、C、D、E，测得A、B、C三点到起始点距离分别为hA、hB、hC。已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为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，重锤重力势能的减少量=_______________，动能的增加量=____________。数据处理的结果比较合理的应当是____________（填“大于”“等于”或“小于”），这是因为实验没有考虑各种阻力的影响，属于本实验的__________（选填“偶然”或“系统”）误差。
（4）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O距离h，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘图像去研究机械能是否守恒。若忽略阻力因素，那么本实验的图像应该是图中的____________。
A． B．
C． D．
12．某学习小组利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。平衡摩擦力后让物块从某处由静止开始下落，滑块上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带，其中O点（对应的速度为0）为计时起点，、、C为连续的计时点，计时点间的距离如图乙所示，已知打点计时器所接交流电的频率为，重力加速度大小为。
（1）实验中用天平测出物块的质量为、滑块的质量为。
（2）从打点计时器打O点到打点的过程中，物块重力势能的减少量__________，系统动能的增加量__________。（均用题中和图中给出的字母表示）
（3）经计算发现，总是略大于，其主要原因是__________（写出一条即可）。
13．在“验证机械能守恒定律”的实验中，有位同学按以下步骤进行实验操作：
A．用天平称出重锤和夹子的质量
B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器
C．松开纸带，接通电源，开始打点，并如此重复多次，以得到几条打点的纸带
D．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较近处选择几个连续计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值
E．测出各计数点到O点的距离，即得到重锤下落的高度
F．计算出mghn和，看两者是否相等
在以上步骤中，不必要的步骤是_________；有错误或不妥的步骤是________(填写代表字母)；更正情况：
①______；
②______；
③______；
④______。
14．“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______。
15．验证机械能守恒定律的实验装置已安装完毕，请完成如下实验操作：
(1)将纸带穿过打点计时器的______，纸带下端固定在重锤上，上端用手提住，纸带不与限位孔接触。
(2)接通打点计时器的电源使它工作，让纸带从____状态开始释放，打点计时器在纸带上打出一系列的点。
(3)更换纸带重复进行四次实验，从打出的几条纸带中挑选点迹清晰的纸带进行下面的测量。
(4)在纸带上选取打下的第1个点记为0，在这个点后距离较远处任意选取一点P，数出由0到P_____数目n，用刻度尺测出______的距离。
(5)打点计时器工作电源频率为50 Hz，则打点间隔时间为________s，根据公式________计算出P点对应的速度。
(6)由上面的h和v分别计算______和______，看两者______。
(7)在其他纸带上再另选几个点，重复步骤(4)(5)(6)。
16．某同学利用打点计时器（频率50）记录下质量为物体从一定高度下落的运动情况，通过打出的纸带他想判断在此过程中机械能是否守恒？（当地的重力加速度）
(1)请计算点速度__________，到过程中重力势能的变化量__________J。
(2)请根据你的计算分析在误差允许的范围内此过程机械能是否守恒__________。（填“机械能守恒”或“机械能不守恒”）
17．用如图所示的实验装置可以验证机械能守恒定律：光滑四分之一圆弧滑槽固定在铁架台上并可以上下移动。铁架台放在水平桌面上。圆弧PQ对应的圆心角是60°，将一可视为质点的金属小球从Q点由静止释放，小球从圆弧最低点P开始做平抛运动最后落到水平地面上的M点。P与M的水平距离为x，竖直距离为h。
（1）实验过程中，用刻度尺测出平抛运动的水平位移x以及竖直位移h，还需要测出_________（写出测量量名称及对应字母代号）。
（2）如果x=_________，表明机械能守恒定律成立。
（3）改变滑槽在铁架台上固定点的上下位置，得到多组x和h的数据，然后用图像法处理数据，以h为纵轴，如果要让画出的图像为一条直线，应该以_________为横轴。若作出的直线斜率k=________，则表明机械能守恒定律成立。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
机械能守恒定律中根据重力势能的减小量等于动能的增加量，速度根据打点计时器中间时刻的瞬时速度等于平均速度求得，质量不需要测量，重力也不需要测量，式中没有时间，不需要测量时间，需要测量高度差h大小，故需要刻度尺，故选C。
2．C
【详解】
落体法验证机械能守恒定律，即验证重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，研究对象为重锤，所以重锤需要，通过纸带测量下落的高度和瞬时速度的大小，所以纸带和打点计时器需要。测量点迹间的距离用刻度尺，不需要螺旋测微器。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
选择重锤时既要考虑减小空气阻力，又要考虑实验的方便、可操作，即实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少阻力的影响，故选D。
4．C
【解析】
【详解】
试题分析：正确解答本题需要掌握：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、为了减小阻力的影响，重锤应选择质量较大，体积较小的，故A正确．
B、该实验需要测量重锤下降的高度以及重锤的瞬时速度，则需要用刻度尺测量点迹间的距离，故B正确．
C、时间可以通过数纸带上的间隔数得出，不需要用秒表测量时间，故C错误．
D、为了减小阻力的影响，打点计时器的限位孔应在竖直平面内，故D正确．
本题选不正确的，故选C．
【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．
5．D
【解析】
【详解】
A．验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不需要测量重物的质量，故A错误；
B．实验时应先接通电源，再释放纸带，故B错误；
C．重物下落的时间可以通过打点计时器测量，不需要秒表测量，故C错误；
D．即使纸带起始端点点迹模糊，也可以用来验证机械能守恒，在纸带上取两个相距较远的两点，通过动能的增加量和重力势能的减小量进行验证，故D正确。
故选D。
6．BD
【解析】
【详解】
探究小车速度随时间的变化规律，需要的器材有：小车、打点计时器和纸带、钩码、刻度尺等；
探究加速度与力、质量的关系，需要的器材有：小车、打点计时器和纸带、天平、砝码、钩码、刻度尺等；
验证机械能守恒定律，需要的器材有：重锤、铁架台、打点计时器和纸带、刻度尺等；
可知能用于这四个实验的器材是打点计时器和刻度尺，故选BD。
7．BC
【解析】
【详解】
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．由于纸带通过时受到较大的阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量，导致重物的机械能逐渐减小，故AD错误，BC正确．故选BC．
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．摩擦阻力做功会使得重物和纸带的机械能转化给内能．
8．AC
【详解】
A．根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量质量，故A错误，符合题意；
B．实验中需要测量从A到B过程中重力势能的减小量，因此需要测量AB之间的距离h，故B正确，不符合题意；
C．A点运动到B点的过程中重力势能的变化量
△Ep=mgh
利用
﹣
算出物体从A点运动到B点的过程中动能增加量，故C错误，符合题意；
D．根据机械能守恒有
mgh=﹣
质量可以约去，故验证v22﹣v12与2gh是否相等，故D正确，不符合题意。
故选AC。
9．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．
10．AB
【解析】
【详解】
A．根据
x=gt2=×10×0.022m=2mm
知，应该选用点迹清晰第一、二两点间的距离接近2mm的纸带误差较小，故A正确；
B．重锤的质量应尽可能大些，可以有效地减小空气阻力，故B正确；
C．验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不需要测量质量，故C错误；
D．使用当地的重力加速度数值计算重锤重力势能的减少量，故D错误。
故选AB。
11． AC ABD 小于 系统 A
【解析】
【详解】
（1）AB．为了减小空气阻力的影响减小实验误差，应选用大小合适的铁质重锤，故A正确，B错误；
C．处理实验数据时需要用刻度尺测量重锤下落的高度，故C正确；
D．由机械能守恒定律得
实验需要验证的表达式是
不需要测量重锤的质量，不需要天平，故D错误；
E．根据打点计时器打出的纸带可以求出重锤的运动时间，不需要秒表，故E错误。
（2）A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直，尽量减小纸带跟打点计时器的摩擦，故A正确；
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连接重锤的纸带，以保证打第一个点时，重锤速度为零，故B正确；
C．若用公
式
求速度，就默认了纸带加速度为g，机械能守恒，失去了验证的意义，故C错；
D．重力势能的减少量跟下降的高度差有关，利用公式计算重力势能的减少量时，需用刻度尺测量某点到O点的距离h，且g应取当地的重力加速度，故D正确。
（3）从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点时重锤的速度
重锤动能的增加量
数据处理的结果比较合理的应当是
由于存在摩擦力且不可避免，所以该误差属于系统误差
（4）若忽略阻力因素，重锤下落过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得
整理得
与h成正比，图像为过原点的直线，且斜率为2g，故A正确，BCD错误。
12． ①没有完全平衡摩擦力；②滑轮存在摩擦；③纸带与打点计时器间存在摩擦（写出其中一点即可给分，其他合理说法也给分）
【解析】
【详解】
（2）从打点计时器打O点到打点的过程中，物块重力势能的减少量为
B点速度为
系统动能的增加量
（3）总是略大于，其主要原因是：①没有完全平衡摩擦力；②滑轮存在摩擦；③纸带与打点计时器间存在摩擦（写出其中一点即可给分，其他合理说法也给分）
13． A BCDF B中手应抓住纸带末端，让重物尽量靠近打点计时器 C中应先接通电源，再松开纸带 D中应选取离O点较远的点 F中应计算ghn和
【解析】
【详解】
A步骤可有可无，不称量重物的质量也可验证机械能守恒定律。
BCDF
B步骤中应让重物尽量靠近打点计时器，而不是手靠近。
C步骤中应先接通电源，后释放纸带。
D步骤中应选取离O点较远的点，这样测量时距离较远，测量的相对误差较小。
F步骤中应计算ghn和，若m没有测量，则mgh、就不能计算出具体的值。
14．
【解析】
【详解】
(1)打点5时重物的速度
(2)由
而
则
则
(3)要验证的等式是
即
15． 限位孔并在复写纸下面经过 静止 自然点间隔的 0点到P点 0.02 vn＝ 重锤重力势能的减少量ΔEp 重锤动能增量ΔEk 是否近似相等
【解析】
【详解】
(1)将纸带穿过打点计时器的限位孔并在复写纸下面经过,这样可以限制纸带并让复写纸在纸带上留下痕迹；
(2)从静止开始释放重锤，所以纸带也将从静止开始运动；
(4)要计算0点到P点所经历的时间，就必须数出0点到P点之间的自然点的间隔数；
然后用刻度尺测量0点到P点的位移大小，以便于后面的数据处理；
(5)因为打点计时器工作电源频率为50 Hz，则打点间隔时间为
利用匀变速直线运动的公式计算中间时刻的瞬时速度
(6)根据机械能守恒，要先计算出重锤重力势能的减少量ΔEp
其次是计算出重锤动能增量ΔEk
最后判断两者是否近似相等
16． 0.65 0.51 机械能不守恒
【解析】
【详解】
(1)根据匀变速直线运动的推论，即时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度，则A点的速度为
同理点速度为
从到重力势能减少为
(2)动能增加值
由上可知
显然机械能不守恒。
17． 圆弧半径R
【解析】
【详解】
(1)实验过程中，要求出小球从Q点到P点减小的重力势能和到P点的动能，除了用刻度尺测出平抛运动的水平位移x以及竖直位移h，还需要测出圆弧半径R。
(2)若守恒则由Q到M点的重力势能的减小量等于动能的增量为
又
解得
(3)由可得
以h为纵轴，如果要让画出的图像为一条直线，应该以为横轴。
若作出的直线斜率
则表明机械能守恒定律成立。
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