8.5实验：验证机械能守恒定律同步练习-试卷(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 8.5实验：验证机械能守恒定律同步练习-试卷(word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 554.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-23 20:24:37 | ||
图片预览
文档简介
8.5实验：验证机械能守恒定律同步练习
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，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步骤，你认为其中不必要或者错误的是( )
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mv－mv算出物体从A点运动到B点的过程中动能的变化量
D．验证v－v与2gh是否相等
2. 在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验中，除了铁架台、低压交流电源、纸带等实验器材外，还必需的器材应包括（ ）
A．秒表 B．多用电表 C．打点计时器 D．弹簧秤
3. 利用如图装置验证机械能守恒定律，下列操作错误的是（ ）
A．安装打点计时器时将两限位孔调在一条竖直线上
B．释放纸带时手持纸带上端，保持纸带竖直
C．释放纸带时重物远离打点计时器
D．实验时先接通电源，再释放纸带
4. 2021年12月9日，我国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在“天宫课堂”进行太空授课。在太空失重环境下，下列哪个力学实验能在“天和核心舱”中顺利操作（ ）
A． 验证力的平行四边形定则
B． 研究匀变速直线运动
C． 探究加速度与物体受力物体质量的关系
D． 验证机械能守恒定律
5. 在“验证机械能守恒定律”的实验中不需测量或计算的物理量是（ ）
A．下落高度 B．瞬时速度 C．重物质量 D．时间
6. 在“探究用电火花打点计时器验证机械能守恒定律”实验中，需要下列器材中的是（ ）
①．天平 ②．纸带 ③．秒表 ④．刻度尺
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
7. 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
8. 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
二、填空题（本大题共2道小题）
9. 某同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图1所示。该同学从打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图2所示。选取纸带上连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h1、h2、h3。已知重锤的质量为m，打点计时器打点周期为T，当地的重力加速度为g。从起始点O开始到打下B点的过程中，重锤重力势能的减小量 =______，重锤动能的增加量 =______。在误差允许的范围内，如果=可验证机械能守恒。
10. 利用落体法验证机械能守恒定律实验，由于重物及纸带受空气及打点计时器阻力的作用，系统误差的情况总是：重物减少的重力势能比增加的动能________（填“大些”或“小些”）。
三、实验题（本大题共2道小题）
11. (2021山东青岛二中高一期末,)某物理小组的同学用如图所示的实验器材验证机械能守恒定律,实验器材有:直径为D的小钢珠、固定底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小钢珠释放点)、小钢珠释放器(可使小钢珠无初速度释放)。实验时可用两光电门测量小钢珠经过光电门1的时间t1和经过光电门2的时间t2,并从竖直杆上读出两光电门间的距离h,当地重力加速度为g。
(1)设小钢珠的质量为m,小钢珠从光电门1运动到光电门2的过程中动能的增加量ΔEk= ;重力势能的减少量ΔEp= 。
(2)实际操作中由于空气阻力的影响,会造成ΔEk (填“>”“<”或“=”)ΔEp。
12. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图甲所示。实验步骤如下：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m
②将气垫导轨右端调节高些，以平衡摩擦力
③用游标卡尺测量挡光条的宽度d
④用刻度尺测出两光电门A、B中心之间的距离s
⑤用天平测出滑块和挡光条的总质量M、托盘和砝码的总质量m
⑥接通气源，将滑块移至光电门A右侧某处，待托盘和砝码静止不动时，释放滑块，且要求托盘和砝码落地前挡光条已通过光电门B
⑦从数字计时器（图中未画出）上分别测得挡光条通过光电门A和光电门B挡光所用的时间ΔtA和ΔtB
⑧用公式ΔEP=mgs'计算出系统重力势能减少量，用公式ΔEK计算出系统动能的增加量，通过比较ΔEP和ΔEK是否相等，就能验证该过程系统机械能是否守恒。上述实验②步骤有错，应改为________；实验⑧步骤中ΔEK表达式有错，应改为________。某次测量挡光条宽度如图乙所示，其读数d=________×10-3m。
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】A
【详解】
AD．若机械能守恒，则
即验证与2gh是否相等，不需要测量质量，故A错误，符合题意，D正确，不符合题意；
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正确，不符合题意。
故选A。
2. 【答案】C
【解析】
【详解】
试题分析：该实验中通过研究打点计时器打出的纸带来验证机械能是否守恒，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，重锤的重力不需要测量，故不需要弹簧秤，多用电表与该实验无关，更不需要，故ABD错误，C正确．
考点：验证机械能守恒定律
3. 【答案】C
【详解】
A．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力的影响，故A正确；
B．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故B正确；
C．为了充分利用纸带，释放纸带时重物应适当靠近打点计时器。故C错误；
D．为了充分利用纸带，实验时先接通电源，再释放纸带。故D正确。
本题选错的，故选C。
4. 【答案】A
【详解】
A．验证力的平行四边形定则实验中，不涉及重力问题，可在空间站中进行，选项A正确；
B．研究匀变速直线运动实验中，在完全失重情况下，重物不能在斜面上下滑，该实验不能进行，选项B错误；
C．探究加速度与物体受力物体质量的关系中，在完全失重情况下，重物不能在斜面上下滑，该实验不能进行，选项C错误；
D．验证机械能守恒定律中，在完全失重情况下，重物不能下落，该实验不能进行，选项D错误；
故选A。
5. 【答案】C
【解析】
【详解】
本实验需要验证的方程是：，所以需要测量下落的高度h、瞬时速度v，比较mgh、的大小关系，故m可约去比较，不需要测出重物的质量m．本实验用到打点计时器，来测量瞬时速度时，是根据匀变速直线运动推论：一段时间内的平均速度等于中点时刻的瞬时速度，需要计算时间；
A．下落高度，与结论相符，选项A不符合题意；
B．瞬时速度，与结论相符，选项B不符合题意；
C．重物质量，与结论不相符，选项C符合题意；
D．时间，与结论相符，选项D不符合题意；
故选C.
【点睛】
解决本题关键要知道实验的原理，能正确分析纸带动纸带下落过程中能量如何转化.
6. 【答案】D
【详解】
打点计时器的工作电源是交流电源，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。重锤的质量可以不测，故需要用到纸带和刻度尺，不需要天平和秒表。
故选D。
7. 【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
在金属片搁置之前，系统做匀加速直线运动，搁置后，系统做匀速直线运动，则有
为了直观反映数据关系，应绘制图象。
故选B。
8. 【答案】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
二、填空题（本大题共2道小题）
9. 【答案】mgh2
【详解】
[1] 从起始点O开始到打下B点的过程中，重锤重力势能的减小量
[2] B点的速度
重锤动能的增加量
10. 【答案】大些
【详解】
重物下落过程中受到空气阻力的影响，所以重物减少的重力势能比增加的动能大些。
三、实验题（本大题共2道小题）
11. 【答案】 (1) mgh (2)<
解析 (1)小钢珠通过光电门1的速度为v1=,小钢珠通过光电门2的速度为v2=,小钢珠从光电门1运动到光电门2的过程中动能的增加量ΔEk=;钢珠从光电门1运动到光电门2的过程中重力势能的减少量ΔEp=mgh。
(2)实际操作中由于空气阻力的影响,重力势能的减少量大于动能的增加量,则ΔEk<ΔEp。
12. 【答案】 将气垫导轨调到水平 9.50
【详解】
上述实验②步骤有错，应改为将气垫导轨调到水平；
从数字计时器（图中未画出）上分别测得挡光条通过光电门A和光电门B挡光所用的时间ΔtA和ΔtB，经过两光电门的速度
动能变化
读数
2 / 2
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，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步骤，你认为其中不必要或者错误的是( )
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mv－mv算出物体从A点运动到B点的过程中动能的变化量
D．验证v－v与2gh是否相等
2. 在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验中，除了铁架台、低压交流电源、纸带等实验器材外，还必需的器材应包括（ ）
A．秒表 B．多用电表 C．打点计时器 D．弹簧秤
3. 利用如图装置验证机械能守恒定律，下列操作错误的是（ ）
A．安装打点计时器时将两限位孔调在一条竖直线上
B．释放纸带时手持纸带上端，保持纸带竖直
C．释放纸带时重物远离打点计时器
D．实验时先接通电源，再释放纸带
4. 2021年12月9日，我国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在“天宫课堂”进行太空授课。在太空失重环境下，下列哪个力学实验能在“天和核心舱”中顺利操作（ ）
A． 验证力的平行四边形定则
B． 研究匀变速直线运动
C． 探究加速度与物体受力物体质量的关系
D． 验证机械能守恒定律
5. 在“验证机械能守恒定律”的实验中不需测量或计算的物理量是（ ）
A．下落高度 B．瞬时速度 C．重物质量 D．时间
6. 在“探究用电火花打点计时器验证机械能守恒定律”实验中，需要下列器材中的是（ ）
①．天平 ②．纸带 ③．秒表 ④．刻度尺
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
7. 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
8. 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
二、填空题（本大题共2道小题）
9. 某同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图1所示。该同学从打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图2所示。选取纸带上连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h1、h2、h3。已知重锤的质量为m，打点计时器打点周期为T，当地的重力加速度为g。从起始点O开始到打下B点的过程中，重锤重力势能的减小量 =______，重锤动能的增加量 =______。在误差允许的范围内，如果=可验证机械能守恒。
10. 利用落体法验证机械能守恒定律实验，由于重物及纸带受空气及打点计时器阻力的作用，系统误差的情况总是：重物减少的重力势能比增加的动能________（填“大些”或“小些”）。
三、实验题（本大题共2道小题）
11. (2021山东青岛二中高一期末,)某物理小组的同学用如图所示的实验器材验证机械能守恒定律,实验器材有:直径为D的小钢珠、固定底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小钢珠释放点)、小钢珠释放器(可使小钢珠无初速度释放)。实验时可用两光电门测量小钢珠经过光电门1的时间t1和经过光电门2的时间t2,并从竖直杆上读出两光电门间的距离h,当地重力加速度为g。
(1)设小钢珠的质量为m,小钢珠从光电门1运动到光电门2的过程中动能的增加量ΔEk= ;重力势能的减少量ΔEp= 。
(2)实际操作中由于空气阻力的影响,会造成ΔEk (填“>”“<”或“=”)ΔEp。
12. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图甲所示。实验步骤如下：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m
②将气垫导轨右端调节高些，以平衡摩擦力
③用游标卡尺测量挡光条的宽度d
④用刻度尺测出两光电门A、B中心之间的距离s
⑤用天平测出滑块和挡光条的总质量M、托盘和砝码的总质量m
⑥接通气源，将滑块移至光电门A右侧某处，待托盘和砝码静止不动时，释放滑块，且要求托盘和砝码落地前挡光条已通过光电门B
⑦从数字计时器（图中未画出）上分别测得挡光条通过光电门A和光电门B挡光所用的时间ΔtA和ΔtB
⑧用公式ΔEP=mgs'计算出系统重力势能减少量，用公式ΔEK计算出系统动能的增加量，通过比较ΔEP和ΔEK是否相等，就能验证该过程系统机械能是否守恒。上述实验②步骤有错，应改为________；实验⑧步骤中ΔEK表达式有错，应改为________。某次测量挡光条宽度如图乙所示，其读数d=________×10-3m。
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】A
【详解】
AD．若机械能守恒，则
即验证与2gh是否相等，不需要测量质量，故A错误，符合题意，D正确，不符合题意；
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正确，不符合题意。
故选A。
2. 【答案】C
【解析】
【详解】
试题分析：该实验中通过研究打点计时器打出的纸带来验证机械能是否守恒，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，重锤的重力不需要测量，故不需要弹簧秤，多用电表与该实验无关，更不需要，故ABD错误，C正确．
考点：验证机械能守恒定律
3. 【答案】C
【详解】
A．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力的影响，故A正确；
B．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故B正确；
C．为了充分利用纸带，释放纸带时重物应适当靠近打点计时器。故C错误；
D．为了充分利用纸带，实验时先接通电源，再释放纸带。故D正确。
本题选错的，故选C。
4. 【答案】A
【详解】
A．验证力的平行四边形定则实验中，不涉及重力问题，可在空间站中进行，选项A正确；
B．研究匀变速直线运动实验中，在完全失重情况下，重物不能在斜面上下滑，该实验不能进行，选项B错误；
C．探究加速度与物体受力物体质量的关系中，在完全失重情况下，重物不能在斜面上下滑，该实验不能进行，选项C错误；
D．验证机械能守恒定律中，在完全失重情况下，重物不能下落，该实验不能进行，选项D错误；
故选A。
5. 【答案】C
【解析】
【详解】
本实验需要验证的方程是：，所以需要测量下落的高度h、瞬时速度v，比较mgh、的大小关系，故m可约去比较，不需要测出重物的质量m．本实验用到打点计时器，来测量瞬时速度时，是根据匀变速直线运动推论：一段时间内的平均速度等于中点时刻的瞬时速度，需要计算时间；
A．下落高度，与结论相符，选项A不符合题意；
B．瞬时速度，与结论相符，选项B不符合题意；
C．重物质量，与结论不相符，选项C符合题意；
D．时间，与结论相符，选项D不符合题意；
故选C.
【点睛】
解决本题关键要知道实验的原理，能正确分析纸带动纸带下落过程中能量如何转化.
6. 【答案】D
【详解】
打点计时器的工作电源是交流电源，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。重锤的质量可以不测，故需要用到纸带和刻度尺，不需要天平和秒表。
故选D。
7. 【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
在金属片搁置之前，系统做匀加速直线运动，搁置后，系统做匀速直线运动，则有
为了直观反映数据关系，应绘制图象。
故选B。
8. 【答案】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
二、填空题（本大题共2道小题）
9. 【答案】mgh2
【详解】
[1] 从起始点O开始到打下B点的过程中，重锤重力势能的减小量
[2] B点的速度
重锤动能的增加量
10. 【答案】大些
【详解】
重物下落过程中受到空气阻力的影响，所以重物减少的重力势能比增加的动能大些。
三、实验题（本大题共2道小题）
11. 【答案】 (1) mgh (2)<
解析 (1)小钢珠通过光电门1的速度为v1=,小钢珠通过光电门2的速度为v2=,小钢珠从光电门1运动到光电门2的过程中动能的增加量ΔEk=;钢珠从光电门1运动到光电门2的过程中重力势能的减少量ΔEp=mgh。
(2)实际操作中由于空气阻力的影响,重力势能的减少量大于动能的增加量,则ΔEk<ΔEp。
12. 【答案】 将气垫导轨调到水平 9.50
【详解】
上述实验②步骤有错，应改为将气垫导轨调到水平；
从数字计时器（图中未画出）上分别测得挡光条通过光电门A和光电门B挡光所用的时间ΔtA和ΔtB，经过两光电门的速度
动能变化
读数
2 / 2