第八章第5节实验：验证机械能守恒定律 同步练习（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 同步练习（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-01 09:29:24 | ||
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文档简介
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第八章第5节实验：验证机械能守恒定律 同步练习
姓名：__________ 班级：__________ 考号：__________
一、单选题（共7小题）
1. 在验证机械能守恒定律的实验中，下列说法或做法正确的是( )
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. 实验结果总是动能的增加量略大于重力势能的减少量
D. 固定好打点计时器，用手拿住穿过限位孔的纸带一端，手应静止在靠近打点计时器处
2. 在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略增加的动能，造成这种现象的主要原因是( )www-2-1-cnjy-com
A. 选用的重物质量过大
B. 选用的重物质量过小
C. 空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D. 实验时操作不规范，实验数据测量不准确
3. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是( )
A. 实验中不需要天平和刻度尺
B. 实验时应先放开纸带，再接通电源
C. 打点计时器应接在电压为4～6 V的直流电源上
D. 测量下落高底时，选取的各点应距起始点适当远一些
4. 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vB、vC，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( )21教育名师原创作品
A. gh＝vC2－vB2
B. gh＝vc2－vB2
C. vc＝vB＋gT
D. vB2＋vc2＝2gh
5. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，关于重物的选择，下列说法正确的是( )
A. 选择的重物的体积越小越好
B. 应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些
C. 应选用体积和质量都较小的重物
D. 选择的重物体积应小一些，质量尽量大一些
6. 在做“验证机械能守恒定律”的实验时，以下说法正确的是( )
A. 实验时要选择体积小、质量大的重物
B. 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
C. 实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
D. 数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
7. 实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图所示，标尺盘中A、B、C、D为摆锤的四个位置，A、B、C三点与最低点D的高度差已由计算机默认．某组同学在实验中，得到的图像如图所示．图像的横轴表示摆锤距D点的高度h，纵轴表示摆锤的重力势能Ep、动能Ek或机械能E.下列说法错误的是( )2·1·c·n·j·y
A. 光电门传感器要分别放在D、C、B点进行重复操作
B. 摆锤每次释放的高底要保持不变，用必须保证让摆锤能够完全遮挡红外发射孔
C. 图线甲表示摆锤的机械能E
D. 图线乙表示摆锤的机械能E
二、多选题（共5小题）
8. (多选)如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图．跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为M的物块，当左侧物块附上质量为m的小物块时，该物块由静止开始加速下落，下落h后小物块撞击挡板自动脱离，系统以v匀速运动．忽略系统一切阻力，重力加速度为g.若测出v，则可完成多个力学实验，下列关于此次实验的说法，正确的是( )21*cnjy*com
A. 左侧物块附上小物块后，下落时轻绳的张力增加了mg
B. 可测得当地重力加速度g＝
C. 要验证机械能守恒定律，需验证等式mgh＝(M＋m)v2是否成立
D. 要验证牛顿第二定律，需验证等式mg＝(2M＋m)·是否成立
9. (多选)用落体运动“验证机械能守恒定律”，关于仪器的使用，下列说法正确的是( )
A. 实验时必须用天平测量重物的质量B. 实验时用秒表测量重物下落时间
C. 实验时用打点计时器记录重物下落的时间D. 实验时用纸带记录重物下落的高度
10. (多选)利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验．下列说法正确的是( )
A. 为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量
B. 为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的速度变化量和高度变化量
C. 大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是存在空气阻力和摩擦阻力
D. 大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是没有采用多次实验取平均值的方法【出处：21教育名师】
11. (多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中，有关重物的质量，下列说法正确的是( )
A. 应选用质量和密度较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力
B. 应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近自由落体运动
C. 不需要称量重物的质量
D. 必须称量重物的质量，而且要估读到0.01 g
12. (多选)用落体法“验证机械能守恒定律”，就是看mvn2是否等于mghn(n为计数点的编号0、1、2…n)．下列说法中正确的是( )
A. 打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零
B. hn是计数点到起始点0的距离
C. 必须测量重物的质量
D. 可以用vn＝gtn计算vn，其中tn＝(n－1)T(T为打点周期)
三、实验题（共6小题）
13. 如图所示，用倾斜放置的气垫导轨验证机械能守恒定律．
已知滑块和遮光条的总质量为m，遮光条的宽度为d，重力加速度为g.现将滑块由静止释放，两个光电门G1和G2分别记录了遮光条通过光电门的时间t1和t2，则滑块通过两个光电门的过程中动能的增加量ΔEk＝________，通过两个光电门过程中重力势能的减少量ΔEp＝________(用图中所标符号表示)．若两者在实验误差允许范围内相等，则滑块在下滑过程中机械能守恒．若实验中滑块以速度v0下滑，用上述方法________(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律．21世纪教育网版权所有
14. 某同学利用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”．
(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：________________________.
(2)若所用交流电源的频率为f，该同学经正确操作得到如图所示的纸带，把第一个点记作O，另选连续的3个点A、B、C作为测量的点，A、B、C各点到O的距离分别为s1、s2、s3，重物质量为m，重力加速度为g.根据以上数据知，从O点到B点，重物重力势能的减少量等于________，动能的增加量等于________．(用所给的符号表示)
(3)重力势能的减少量________(填“大于”“等于”或“小于”)动能的增加量的原因是_______________________________________________.21教育网
15. 用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，物块2从高处由静止开始下落，物块1上拖着的纸带打出了一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是实验中获取的一条纸带，其中0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示．已知物块1、2的质量分别为m1＝50 g、m2＝150 g．(电源频率为50 Hz，结果均保留两位有效数字)
(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，系统动能的增加量ΔEk＝______ J，系统重力势能的减少量ΔEp＝________ J．(g取10 m/s2)www.21-cn-jy.com
(3)若某同学作出的v2－h图像如图丙所示，则当地的实际重力加速度g＝________ m/s2.21*cnjy*com
16. 如图甲所示，在验证机械能守恒定律的实验中：
(1)除铁架台、铁夹、交流电源、纸带、打点计时器和重物外，还需选用下述器材中的________．
A．停表 B．刻度尺 C．天平 D．弹簧测力计
(2)该实验装置中的一处错误是：_______________________
(3)某同学改正装置后得到了一条纸带，下列说法正确的是________．
A．纸带上点密集的一端是与重物相连的
B．纸带上点稀疏的一端是与重物相连的
C．实验时先放开纸带，再接通电源打点
D．实验时应先平衡摩擦力
(4)某同学一次实验中测得如图乙所示三段位移，O点为起始点，已知相邻两个计数点的时间间隔为T，则他需要验证的表达式为____________．21·世纪*教育网
17. 某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，通过实验数据分析，发现本实验存在较大的误差．为此改用如图乙所示的实验装置：通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t，用毫米刻度尺测出AB之间的距离h，用游标卡尺测得小铁球的直径d(d h)，重力加速度为g.则小铁球经过光电门时的瞬时速度v＝________.如果d、t、h、g满足关系式t2＝________，就可验证机械能守恒定律．比较两个方案，改进后的方案相比原方案最主要的优点是________．【版权所有：21教育】
18. 用如图所示的装置验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度为g.具体操作如下：
①用刻度尺和三角板测得小球的直径d；
②调整并固定光电门甲、乙，使光电门中心与O点在同一条竖直线上，用刻度尺测得两光电门中心间的距离为h；【来源：21·世纪·教育·网】
③将小球从O点释放，小球先后经过光电门甲、乙，与光电门连接的数字计时器记录小球挡光时间分别为t1、t2.2-1-c-n-j-y
(1)小球通过光电门甲时速度为________；
(2)列出小球由甲下落到乙过程满足机械能守恒的表达式________________．
1. 【答案】A
【解析】安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上，故A正确；开始实验时，应先接通打点计时器的电源，然后再释放纸带，故B错误；重物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，且存在空气阻力，故C错误；固定好打点计时器，用手拿住穿过限位孔的纸带一端并让重物靠近打点计时器，以便在纸带上打出更多的点，故D错误．
2. 【答案】C
【解析】造成题中所述误差的主要原因是来自各方面的阻力，选项C正确．
3. 【答案】D
【解析】实验中不需要测量物体的质量，因此不需要天平，但需要测量纸带上计数点之间的距离，因此需要刻度尺，选项A错误；实验时应先接通电源，后放开纸带，选项B错误；打点计时器应接在交流电源上，选项C错误；为减小偶然误差，选取的各点应距起始点适当远一些，选项D正确．
4. 【答案】B
【解析】从B运动到C的过程中，重力势能的减少量为ΔEP＝mgh，动能的增加量为ΔEk＝
mvC2－所以验证机械能守恒的表达式为mgh＝mvC2－mvB2，即gh＝vC2－vB2，选项B正确．
5. 【答案】D
【解析】选质量较大的重物，可使重力远大于阻力，阻力相对于重力几乎可忽略，可以减小阻力造成的相对误差；重物体积小，重物自身受空气阻力也很小，也可以减小阻力造成的误差．
6. 【答案】A
7. 【答案】D
【解析】光电门传感器要分别放在D、C、B点进行重复操作，利用光电门来测量各点的瞬时速度，注意摆锤每次释放的高度要保持不变，且必须保证让摆锤能够完全遮挡红外发射孔，A、B两项正确，小球由静止释放后，重力在做正功，重力势能Ep不断减少，动能Ek不断增加，通过观察图像(b)知，乙表示重力势能Ep，丙表示动能Ek，甲表示机械能E，C项正确，D项错误．
8. 【答案】BD
【解析】对系统，由牛顿第二定律得加速度a＝＝，对右侧物块，由牛顿第二定律得F－Mg＝Ma，解得F＝Mg＋，即轻绳张力增加了，故A错误；对系统，由动能定理得(M＋m)gh－Mgh＝(M＋m＋M)v2－0，解得g＝，故B正确；如果机械能守恒，则(M＋m)gh＝Mgh＋(M＋m＋M)v2，整理得mgh＝(2M＋m)v2，故C错误；物块做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝，如果牛顿第二定律成立，则(M＋m)g－Mg＝(M＋m＋M)a，整理得mg＝(2M＋m)，故D正确．
9. 【答案】CD
10. 【答案】AC
【解析】验证机械能是否守恒时，需比较重力势能的减少量和动能的增加量是否相同，故该实验需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量在误差范围内是否大小相等，故A正确，B错误；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，所以减少的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确，D错误．
11. 【答案】AC
【解析】本实验的原理是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律，因此重物的质量和密度应较大，使重物和纸带所受的阻力与重物所受的重力相比可以忽略不计，从而保证重物和纸带做自由落体运动，A项正确，B项错误；重物下落过程中机械能守恒，设重物的质量为m，下落距离h时的速度为v，则有mv2＝mgh，即v2＝2gh，分别计算对应的v2和2gh，即可验证机械能守恒定律是否成立，不需要称量重物的质量，故C项正确，D项错误．
12. 【答案】AB
【解析】打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应为零，A正确；hn与vn分别表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，B正确；本实验中，不需要测量重物的质量，因为公式mgh＝mv2的两边都有m，故只要gh＝v2成立，mgh＝mv2就成立，机械能守恒定律也就被验证了，C错误；实验中应用公式vn＝来计算vn，D错误．
13. 【答案】md2 能
【解析】滑块经过两个光电门G1和G2的速度分别为v1＝，v2＝，则动能的增加量为ΔEk＝m2－m2＝md2.21·cn·jy·com
滑块重力势能的减少量为ΔEp＝.
若实验中滑块以初速度v0下滑，只有重力做功，机械能守恒，用上述方法能验证机械能守恒定律．
14. 【答案】(1)打点计时器应该接交流电源；开始时重物应该靠近打点计时器 (2)mgs2 (3)大于 存在空气阻力、纸带与限位孔之间有摩擦
【解析】(1)打点计时器不能使用直流电源，应使用交流电源．重物开始释放时应靠近打点计时器，否则打不到点或打的点太少．
(2)重力势能减少量ΔEp＝mgh＝mgs2.
vB＝＝，
动能的增加量
Ek＝mvB2＝.
(3)由于存在空气阻力且纸带与限位孔间有摩擦，重力势能的减少量大于动能的增加量．
15. 【答案】(1)2.4 (2)0.58 0.60 (3)9.7
【解析】(1)物块做匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可知在纸带上打下计数点5时的速度v5＝＝ m/s＝2.4 m/s.
(2)在打点0～5过程中，系统动能的增量ΔEk＝(m1＋m2)v52≈0.58 J，系统重力势能的减少量ΔEp＝(m2－m1)gh5＝0.60 J.21cnjy.com
(3)根据机械能守恒定律得(m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh，则有v2＝gh＝gh，所以v2－h图像的斜率k＝g＝ m/s2＝4.85 m/s2，故g＝9.7 m/s2.
16. 【答案】(1)B
(2)重物没有靠近打点计时器
(3)A
(4)null＝g(x0＋x1)
【解析】(1)为了测得重物下落的速度，需要用刻度尺测出纸带上计数点间的距离，而时间是由打点计时器打出的点来算出，等式两边质量可以约去，故实验用不到天平，也用不到弹簧测力计，故A、C、D错误，B正确．
(2)实验时，应让重物靠近打点计时器，由题图甲可知，重物没有靠近打点计时器，这是错误的．
(3)由题图乙可知，纸带左端相邻计数点间的距离小，即在相等时间内的位移小，由此可知，重物与纸带的左端相连，即纸带上点密集的一端是与重物相连的，故A正确，B错误；实验时应先接通电源，再放开纸带，故C错误；实验时不需要平衡摩擦力，故D错误．
(4)由题意知O点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，打C点时重力势能减小量
ΔEp＝mg(x0＋x1)，
利用匀变速直线运动的推论vC＝＝
动能增加量表达式为ΔEk＝mvC2＝m2
因此只需要验证mg(x0＋x1)＝m2
即＝g(x0＋x1)，
此等式成立就可以验证机械能守恒定律．
17. 【答案】 消除了纸带与打点计时器之间的阻力影响
【解析】对于匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求小铁球经过光电门时的瞬时速度v＝，由运动学公式v2＝2gh得t2＝；比较两个方案，改进后的方案相比原方案最主要的优点是消除了纸带与打点计时器之间的阻力影响．【来源：21cnj*y.co*m】
18. 【答案】(1) (2)gh＝－
【解析】(1)小球通过光电门甲时速度为v＝＝①
(2)小球通过光电门乙时速度为v′＝＝②
设小球的质量为m，根据机械能守恒定律得
mgh＝mv′2－mv2③
联立①②③得gh＝－.
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第八章第5节实验：验证机械能守恒定律 同步练习
姓名：__________ 班级：__________ 考号：__________
一、单选题（共7小题）
1. 在验证机械能守恒定律的实验中，下列说法或做法正确的是( )
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. 实验结果总是动能的增加量略大于重力势能的减少量
D. 固定好打点计时器，用手拿住穿过限位孔的纸带一端，手应静止在靠近打点计时器处
2. 在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略增加的动能，造成这种现象的主要原因是( )www-2-1-cnjy-com
A. 选用的重物质量过大
B. 选用的重物质量过小
C. 空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D. 实验时操作不规范，实验数据测量不准确
3. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是( )
A. 实验中不需要天平和刻度尺
B. 实验时应先放开纸带，再接通电源
C. 打点计时器应接在电压为4～6 V的直流电源上
D. 测量下落高底时，选取的各点应距起始点适当远一些
4. 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vB、vC，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( )21教育名师原创作品
A. gh＝vC2－vB2
B. gh＝vc2－vB2
C. vc＝vB＋gT
D. vB2＋vc2＝2gh
5. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，关于重物的选择，下列说法正确的是( )
A. 选择的重物的体积越小越好
B. 应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些
C. 应选用体积和质量都较小的重物
D. 选择的重物体积应小一些，质量尽量大一些
6. 在做“验证机械能守恒定律”的实验时，以下说法正确的是( )
A. 实验时要选择体积小、质量大的重物
B. 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
C. 实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
D. 数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
7. 实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图所示，标尺盘中A、B、C、D为摆锤的四个位置，A、B、C三点与最低点D的高度差已由计算机默认．某组同学在实验中，得到的图像如图所示．图像的横轴表示摆锤距D点的高度h，纵轴表示摆锤的重力势能Ep、动能Ek或机械能E.下列说法错误的是( )2·1·c·n·j·y
A. 光电门传感器要分别放在D、C、B点进行重复操作
B. 摆锤每次释放的高底要保持不变，用必须保证让摆锤能够完全遮挡红外发射孔
C. 图线甲表示摆锤的机械能E
D. 图线乙表示摆锤的机械能E
二、多选题（共5小题）
8. (多选)如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图．跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为M的物块，当左侧物块附上质量为m的小物块时，该物块由静止开始加速下落，下落h后小物块撞击挡板自动脱离，系统以v匀速运动．忽略系统一切阻力，重力加速度为g.若测出v，则可完成多个力学实验，下列关于此次实验的说法，正确的是( )21*cnjy*com
A. 左侧物块附上小物块后，下落时轻绳的张力增加了mg
B. 可测得当地重力加速度g＝
C. 要验证机械能守恒定律，需验证等式mgh＝(M＋m)v2是否成立
D. 要验证牛顿第二定律，需验证等式mg＝(2M＋m)·是否成立
9. (多选)用落体运动“验证机械能守恒定律”，关于仪器的使用，下列说法正确的是( )
A. 实验时必须用天平测量重物的质量B. 实验时用秒表测量重物下落时间
C. 实验时用打点计时器记录重物下落的时间D. 实验时用纸带记录重物下落的高度
10. (多选)利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验．下列说法正确的是( )
A. 为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量
B. 为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的速度变化量和高度变化量
C. 大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是存在空气阻力和摩擦阻力
D. 大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是没有采用多次实验取平均值的方法【出处：21教育名师】
11. (多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中，有关重物的质量，下列说法正确的是( )
A. 应选用质量和密度较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力
B. 应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近自由落体运动
C. 不需要称量重物的质量
D. 必须称量重物的质量，而且要估读到0.01 g
12. (多选)用落体法“验证机械能守恒定律”，就是看mvn2是否等于mghn(n为计数点的编号0、1、2…n)．下列说法中正确的是( )
A. 打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零
B. hn是计数点到起始点0的距离
C. 必须测量重物的质量
D. 可以用vn＝gtn计算vn，其中tn＝(n－1)T(T为打点周期)
三、实验题（共6小题）
13. 如图所示，用倾斜放置的气垫导轨验证机械能守恒定律．
已知滑块和遮光条的总质量为m，遮光条的宽度为d，重力加速度为g.现将滑块由静止释放，两个光电门G1和G2分别记录了遮光条通过光电门的时间t1和t2，则滑块通过两个光电门的过程中动能的增加量ΔEk＝________，通过两个光电门过程中重力势能的减少量ΔEp＝________(用图中所标符号表示)．若两者在实验误差允许范围内相等，则滑块在下滑过程中机械能守恒．若实验中滑块以速度v0下滑，用上述方法________(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律．21世纪教育网版权所有
14. 某同学利用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”．
(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：________________________.
(2)若所用交流电源的频率为f，该同学经正确操作得到如图所示的纸带，把第一个点记作O，另选连续的3个点A、B、C作为测量的点，A、B、C各点到O的距离分别为s1、s2、s3，重物质量为m，重力加速度为g.根据以上数据知，从O点到B点，重物重力势能的减少量等于________，动能的增加量等于________．(用所给的符号表示)
(3)重力势能的减少量________(填“大于”“等于”或“小于”)动能的增加量的原因是_______________________________________________.21教育网
15. 用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，物块2从高处由静止开始下落，物块1上拖着的纸带打出了一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是实验中获取的一条纸带，其中0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示．已知物块1、2的质量分别为m1＝50 g、m2＝150 g．(电源频率为50 Hz，结果均保留两位有效数字)
(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，系统动能的增加量ΔEk＝______ J，系统重力势能的减少量ΔEp＝________ J．(g取10 m/s2)www.21-cn-jy.com
(3)若某同学作出的v2－h图像如图丙所示，则当地的实际重力加速度g＝________ m/s2.21*cnjy*com
16. 如图甲所示，在验证机械能守恒定律的实验中：
(1)除铁架台、铁夹、交流电源、纸带、打点计时器和重物外，还需选用下述器材中的________．
A．停表 B．刻度尺 C．天平 D．弹簧测力计
(2)该实验装置中的一处错误是：_______________________
(3)某同学改正装置后得到了一条纸带，下列说法正确的是________．
A．纸带上点密集的一端是与重物相连的
B．纸带上点稀疏的一端是与重物相连的
C．实验时先放开纸带，再接通电源打点
D．实验时应先平衡摩擦力
(4)某同学一次实验中测得如图乙所示三段位移，O点为起始点，已知相邻两个计数点的时间间隔为T，则他需要验证的表达式为____________．21·世纪*教育网
17. 某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，通过实验数据分析，发现本实验存在较大的误差．为此改用如图乙所示的实验装置：通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t，用毫米刻度尺测出AB之间的距离h，用游标卡尺测得小铁球的直径d(d h)，重力加速度为g.则小铁球经过光电门时的瞬时速度v＝________.如果d、t、h、g满足关系式t2＝________，就可验证机械能守恒定律．比较两个方案，改进后的方案相比原方案最主要的优点是________．【版权所有：21教育】
18. 用如图所示的装置验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度为g.具体操作如下：
①用刻度尺和三角板测得小球的直径d；
②调整并固定光电门甲、乙，使光电门中心与O点在同一条竖直线上，用刻度尺测得两光电门中心间的距离为h；【来源：21·世纪·教育·网】
③将小球从O点释放，小球先后经过光电门甲、乙，与光电门连接的数字计时器记录小球挡光时间分别为t1、t2.2-1-c-n-j-y
(1)小球通过光电门甲时速度为________；
(2)列出小球由甲下落到乙过程满足机械能守恒的表达式________________．
1. 【答案】A
【解析】安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上，故A正确；开始实验时，应先接通打点计时器的电源，然后再释放纸带，故B错误；重物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，且存在空气阻力，故C错误；固定好打点计时器，用手拿住穿过限位孔的纸带一端并让重物靠近打点计时器，以便在纸带上打出更多的点，故D错误．
2. 【答案】C
【解析】造成题中所述误差的主要原因是来自各方面的阻力，选项C正确．
3. 【答案】D
【解析】实验中不需要测量物体的质量，因此不需要天平，但需要测量纸带上计数点之间的距离，因此需要刻度尺，选项A错误；实验时应先接通电源，后放开纸带，选项B错误；打点计时器应接在交流电源上，选项C错误；为减小偶然误差，选取的各点应距起始点适当远一些，选项D正确．
4. 【答案】B
【解析】从B运动到C的过程中，重力势能的减少量为ΔEP＝mgh，动能的增加量为ΔEk＝
mvC2－所以验证机械能守恒的表达式为mgh＝mvC2－mvB2，即gh＝vC2－vB2，选项B正确．
5. 【答案】D
【解析】选质量较大的重物，可使重力远大于阻力，阻力相对于重力几乎可忽略，可以减小阻力造成的相对误差；重物体积小，重物自身受空气阻力也很小，也可以减小阻力造成的误差．
6. 【答案】A
7. 【答案】D
【解析】光电门传感器要分别放在D、C、B点进行重复操作，利用光电门来测量各点的瞬时速度，注意摆锤每次释放的高度要保持不变，且必须保证让摆锤能够完全遮挡红外发射孔，A、B两项正确，小球由静止释放后，重力在做正功，重力势能Ep不断减少，动能Ek不断增加，通过观察图像(b)知，乙表示重力势能Ep，丙表示动能Ek，甲表示机械能E，C项正确，D项错误．
8. 【答案】BD
【解析】对系统，由牛顿第二定律得加速度a＝＝，对右侧物块，由牛顿第二定律得F－Mg＝Ma，解得F＝Mg＋，即轻绳张力增加了，故A错误；对系统，由动能定理得(M＋m)gh－Mgh＝(M＋m＋M)v2－0，解得g＝，故B正确；如果机械能守恒，则(M＋m)gh＝Mgh＋(M＋m＋M)v2，整理得mgh＝(2M＋m)v2，故C错误；物块做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝，如果牛顿第二定律成立，则(M＋m)g－Mg＝(M＋m＋M)a，整理得mg＝(2M＋m)，故D正确．
9. 【答案】CD
10. 【答案】AC
【解析】验证机械能是否守恒时，需比较重力势能的减少量和动能的增加量是否相同，故该实验需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量在误差范围内是否大小相等，故A正确，B错误；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，所以减少的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确，D错误．
11. 【答案】AC
【解析】本实验的原理是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律，因此重物的质量和密度应较大，使重物和纸带所受的阻力与重物所受的重力相比可以忽略不计，从而保证重物和纸带做自由落体运动，A项正确，B项错误；重物下落过程中机械能守恒，设重物的质量为m，下落距离h时的速度为v，则有mv2＝mgh，即v2＝2gh，分别计算对应的v2和2gh，即可验证机械能守恒定律是否成立，不需要称量重物的质量，故C项正确，D项错误．
12. 【答案】AB
【解析】打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应为零，A正确；hn与vn分别表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，B正确；本实验中，不需要测量重物的质量，因为公式mgh＝mv2的两边都有m，故只要gh＝v2成立，mgh＝mv2就成立，机械能守恒定律也就被验证了，C错误；实验中应用公式vn＝来计算vn，D错误．
13. 【答案】md2 能
【解析】滑块经过两个光电门G1和G2的速度分别为v1＝，v2＝，则动能的增加量为ΔEk＝m2－m2＝md2.21·cn·jy·com
滑块重力势能的减少量为ΔEp＝.
若实验中滑块以初速度v0下滑，只有重力做功，机械能守恒，用上述方法能验证机械能守恒定律．
14. 【答案】(1)打点计时器应该接交流电源；开始时重物应该靠近打点计时器 (2)mgs2 (3)大于 存在空气阻力、纸带与限位孔之间有摩擦
【解析】(1)打点计时器不能使用直流电源，应使用交流电源．重物开始释放时应靠近打点计时器，否则打不到点或打的点太少．
(2)重力势能减少量ΔEp＝mgh＝mgs2.
vB＝＝，
动能的增加量
Ek＝mvB2＝.
(3)由于存在空气阻力且纸带与限位孔间有摩擦，重力势能的减少量大于动能的增加量．
15. 【答案】(1)2.4 (2)0.58 0.60 (3)9.7
【解析】(1)物块做匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可知在纸带上打下计数点5时的速度v5＝＝ m/s＝2.4 m/s.
(2)在打点0～5过程中，系统动能的增量ΔEk＝(m1＋m2)v52≈0.58 J，系统重力势能的减少量ΔEp＝(m2－m1)gh5＝0.60 J.21cnjy.com
(3)根据机械能守恒定律得(m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh，则有v2＝gh＝gh，所以v2－h图像的斜率k＝g＝ m/s2＝4.85 m/s2，故g＝9.7 m/s2.
16. 【答案】(1)B
(2)重物没有靠近打点计时器
(3)A
(4)null＝g(x0＋x1)
【解析】(1)为了测得重物下落的速度，需要用刻度尺测出纸带上计数点间的距离，而时间是由打点计时器打出的点来算出，等式两边质量可以约去，故实验用不到天平，也用不到弹簧测力计，故A、C、D错误，B正确．
(2)实验时，应让重物靠近打点计时器，由题图甲可知，重物没有靠近打点计时器，这是错误的．
(3)由题图乙可知，纸带左端相邻计数点间的距离小，即在相等时间内的位移小，由此可知，重物与纸带的左端相连，即纸带上点密集的一端是与重物相连的，故A正确，B错误；实验时应先接通电源，再放开纸带，故C错误；实验时不需要平衡摩擦力，故D错误．
(4)由题意知O点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，打C点时重力势能减小量
ΔEp＝mg(x0＋x1)，
利用匀变速直线运动的推论vC＝＝
动能增加量表达式为ΔEk＝mvC2＝m2
因此只需要验证mg(x0＋x1)＝m2
即＝g(x0＋x1)，
此等式成立就可以验证机械能守恒定律．
17. 【答案】 消除了纸带与打点计时器之间的阻力影响
【解析】对于匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求小铁球经过光电门时的瞬时速度v＝，由运动学公式v2＝2gh得t2＝；比较两个方案，改进后的方案相比原方案最主要的优点是消除了纸带与打点计时器之间的阻力影响．【来源：21cnj*y.co*m】
18. 【答案】(1) (2)gh＝－
【解析】(1)小球通过光电门甲时速度为v＝＝①
(2)小球通过光电门乙时速度为v′＝＝②
设小球的质量为m，根据机械能守恒定律得
mgh＝mv′2－mv2③
联立①②③得gh＝－.
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