实验验证机械能守恒定律检测-2022年【新教材】人教版高中物理必修（word含解析）

第八章机械能守恒定律第五节实验：验证机械能守恒定律基础达标（含解析）一、单选题1．关于验证机械能守恒定律的实验，下列说法中正确的是（）A．必须测出重物的质量B．必须用秒表测出重物下落的时间C．先释放纸带，再接通打点计时器电源D．纸带起始端点迹模糊，也可用于验证机械能守恒2．关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是()A．实验中摩擦不可避免，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小B．称出重锤的质量C．纸带上第1、2两点间距若不接近2mm，则无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大D．处理打完点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法3．在“验证机械能守恒定律”实验中，能直接从纸带上测得的物理量是（）A．重物下落的高度B．重物下落至某高度时的速度C．重物下落的加速度D．重物下落过程中减少的重力势能4．用图示装置验证机械能守恒定律，由于安装不到位，电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是（）A．重力势能的减小量明显大于动能的增加量B．重力势能的减小量明显小于动能的增加量C．重力势能的减小量等于动能的增加量D．以上几种情况都有可能5．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6．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．7．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9．做“验证机械能守恒定律”的实验时，一同学分析得出的实验结果是重锤重力势能的减少量小于动能的增加量。下列对造成该实验结果的原因分析正确的是（）A．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力B．选用重锤的质量过大C．交流电源的频率大于50HzD．交流电源的频率小于50Hz10．用落体法验证机械能守恒定律的实验中得到如图所示纸带。根据纸带算出相关各点的速度v，测量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图像应是()A． B． C． D．11．在“验证机械能守恒定律”实验中，纸带将被释放瞬间的四种情景如照片所示，其中最合适的是A． B． C． D．12．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是（）A．重物的质量过大 B．重物的体积过小C．电源的电压偏低 D．重物及纸带在下落时受到阻力二、解答题13．如图所示，倾角为30°的光滑斜面的下端有一足够长的水平传送带，传送带正以4m/s的速度顺时针运动，一个质量为2kg的物体（可视为质点），从h=高处由静止沿斜面下滑，物体经过A点，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，其速率都不发生变化。已知物体与传送带间的动摩擦力因数为，取g=10m/s2，求：（1）物体从第一次滑上传送带到第一次离开传送带所用的时间；（2）物体从第一次滑上传送带到第一次离开传送带摩擦产生的热量。14．如图所示，光滑圆弧面与水平面和传送带分别相切于B、C两处，垂直于。圆弧所对的圆心角，圆弧半径，足够长的传送带以恒定速率顺时针转动，传送带与水平面的夹角。一质量的小滑块从A点以的初速度向B点运动，A、B间的距离。小滑块与水平面、传送带之间的动摩擦因数均为。重力加速度，，。求：(1)小滑块第一次滑到C点时的速度；(2)小滑块到达的最高点离C点的距离；(3)小滑块最终停止运动时距离B点的距离。15．如图a所示，AB段是长s=10m的粗糙水平轨道，BC段是半径R=的光滑半圆弧轨道。有一个质量m=的小滑块，静止在A点，受水平恒力F作用，从A点开始向B点运动，刚好到达B点时撤去力F。小滑块经过半圆弧轨道B点时，用DIS力传感器测得轨道对小滑块支持力的大小为FN，若改变水平恒力F的大小，FN会随之变化，实验得到FN-F图像如图b，g取10m/s2。(1)若小滑块经半圆弧轨道从C点水平抛出，恰好落在A点则小滑块在C点的速度大小是多少？(2)滑块与水平轨道间的动摩擦因数为多大？(3)要使小滑块始终不脱离轨道，求水平恒力F的范围。

参考答案1．D【解析】A．实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，式子两边都有质量，可以约去，实验不需要测量重物的质量，故A错误；

B．实验不需要用秒表测出重物下落的时间，故B错误；

C．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；

D．纸带起始端点迹模糊，可以选比较清晰的点作为初始位置，所以可以用来验验证机械能守恒，故D正确。

故选D。2．D【解析】A．在打纸带时，纸带太短了，不易打出符合实验要求的纸带，A错误；B．由于质量可以约去，故不需要称出重锤的质量，B错误；C．纸带上第1、2两点的间距不接近2mm，是由于通电后释放重锤时操作不同步造成的，不会影响验证结果，C错误；D．处理纸带时，由于自由落体加速度较大，纸带上点迹距离较大，故可直接用实际点迹测量研究，D正确。故选D。3．A【解析】A．在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要验证的方程是直接测量的是：用刻度尺测量重物体下落的高度，故A正确；B．重物下落至某高度时的速度，用平均速度公式计算得到，故B错误；C．重力加速度是当地的重力加速度，查表得到，故C错误；D．重物下落过程中减少的重力势能，用公式计算得到，故D错误。故选A。4．A【解析】由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减小量大于动能的增加量，A正确．5．D【解析】A．要验证的是mgh与是否相等，即验证gh与是否相等，故不需要用天平测量重物的质量，A错误；B．若用来计算瞬时速度v，则相当于用机械能守恒定律来验证机械能守恒定律，B错误；C．为了有效使用纸带，实验时应先接通电源，再释放纸带，C错误；D．打点计时器必须采用交流电源才能正常工作，D正确。故选D。6．B【解析】从B运动到C的过程中，重力势能的减少量为动能的增加量为所以验证机械能守恒的表达式为即故选B。7．D【解析】AB．由于空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力的作用，使得物体由静止开始自由下落的运动不是自由落体运动，而都是自由落体运动的公式，AB错误；CD．物体下落到某点时的瞬时速度，应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得到，而物体下落的高度是用刻度尺测量得到的，不是计算得到的，C错误，D正确。故选D。8．A【解析】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。9．D【解析】A．在重锤下落过程中，重锤需克服空气的阻力及打点计时器对纸带的阻力做功，重锤减少的重力势能在克服阻力做功的过程中消耗掉一部分，因此重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，故A错误；B．“验证机械能守恒定律”的实验结论与重锤的质量无关，故B错误；CD．若交流电的频率，由于速度值仍按频率为50Hz计算，频率的计算值比实际值偏大，周期值偏小，算得的速度值偏大，动能值也就偏大，则可能出现的结果，故C错误，D正确。故选D。10．C【解析】由机械能守恒定律得：mgh＝mv2得＝gh，可以看出与h成正比例关系，图线是过原点的直线，ABD错误，C正确。故选C。11．D【解析】A．纸带弯曲了，在重锤下落过程中，纸带与计时器之间的摩擦会造成较大的实验误差；B．重锤没有靠紧计时器，纸带上记录的点会比较密集，清晰可用的计数点会减少，增大测量误差，而且纸带弯曲了，在重锤下落过程中，纸带与计时器之间的摩擦会造成较大的实验误差；C．重锤没有靠紧计时器，纸带上记录的点会比较密集，清晰可用的计数点会减少，增大测量误差；D．重锤靠紧计时器，纸带上记录的点间距会比较明显，清晰可用的计数点会较为充足，测量误差较小，纸带拉直了，在重锤下落过程中，纸带与计时器之间的摩擦造成的实验误差较小；12．D【解析】A．重物的质量过大，重物和纸带受到的阻力相对较小，所以有利于减小误差，故A错误；B．重物的体积过小，有利于较小阻力，所以有利于减小误差，故B错误；C．电源的电压偏低，电磁铁产生的吸力就会减小，吸力不够，打出的点也就不清晰了，与误差的产生没有关系，故C错误；D．重物及纸带在下落时受到阻力，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，所以重物增加的动能略小于减少的重力势能，故D正确。故选D。13．（1）；（2）144J【解析】（1）物体下滑到A点，根据机械能守恒有mgh=解得v1=8m/s根据牛顿第二定律有ma=mgsin30°解得a1=5m/s2则运动时间为t1==物体上传送带的速度大于传送带的速度所以物体以传送带的度v=4m/s返回，取向右为正由向右v=v1+a2t2可得t2=由

由t3=得t3=t总=t2+t3=

（2）传送带的位移为x传=vt2=则相对位移为x相=x传-x物=+=故产生的热量为Q=fx相=144J14．(1)6m/s；(2)5m；(3)【解析】(1)C离B的高度小滑块从A到C应用动能定律有物块第一次滑到C点时的速度(2)物块在传送带上上滑的加速度由得由于物块在传送带上继续减速上滑的加速度物体到达的最高点离C点的距离(3)滑块沿传动带加速返回到C点C到停止代入数据解得小滑块最终停止运动时距离B点的距离为。15．(1)10m/s；