专题14 实验-验证机械能守恒定律（原卷版）-备战期末高一物理

试卷第=page22页，共=sectionpages33页专题14实验—验证机械能守恒定律一、实验题1．（22-23高一下·内蒙古赤峰·期末）某小组利用如图所示装置进行“验证机械能守恒定律”实验。(1)下列说法正确的是（

）A．本实验应选用密度大、体积小的重物B．释放纸带时，重物应远离打点计时器C．在“验证机械能守恒定律”时不需要知道当地的重力加速度D．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过计算出瞬时速度v(2)实验中，先接通电源再释放纸带，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取二个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器使用的交流电的频率是f，重物的质量为m，则打下B点时，重物的重力势能减少量Ep=，动能增加量Ek=。(3)比较Ep与Ek的大小，重力势能的减少量大于动能的增加量，出现这一结果的原因可能是。(4)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议A．两限位孔在同一竖直面内上下对正B．精确测量出重物的质量C．用手托稳重物，接通电源后释放重物以上建议中确实对提高实验准确程度有作用的是。2．（22-23高一下·四川绵阳·期末）如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。(1)供实验选择的重物有以下四个，最优选择为________；A．质量为10g的砝码 B．质量为200g的木球C．质量为50g的塑料球 D．质量为200g的铁球(2)关于实验，下列说法中正确的是________；A．释放重物时要注意纸带是否竖直 B．重物的质量可以不测量C．实验中应先释放纸带，后接通电源 D．可以利用公式来求解瞬时速度(3)实验得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。设重物质量为m，打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量，动能变化量。在实验误差范围内，与相等，则验证了机械能守恒定律。（用题中所给条件的字母表示）3．（22-23高一下·陕西西安·期末）利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。(1)实验中，需先接通电源，再由静止释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点、、，测得它们到起始点的距离如图。已知重物质量重力加速度，打点计时器打点周期为，那么打点计时器打下计数点B时，重物的速度；点到点过程中重物重力势能减少量为。（结果均保留三位有效数字）(2)该同学根据纸带算出了各点对应的瞬时速度，测出与此相对应的重物下落高度，以为纵坐标，以为横坐标，建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，得到的图像如图所示。已知图像的斜率为，可求得当地的重力加速度。4．（22-23高一下·辽宁阜新·期末）打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。（1）关于本实验，下列说法正确的是。A．选择密度小体积大的重物，有利于减小误差B．实验时要先松开纸带后接通电源C．释放纸带时重物远离打点计时器D．实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用（2）选用的测量仪器除打点计时器外还需要；A．弹簧秤

B．天平

C．毫米刻度尺

D．秒表（3）在一次实验中，质量1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如下图所示。图中的纸带（填“左”或“右”）侧是与重物相连的；若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02s，从起点O到打下记数点B的过程中，重力势能减少量ΔEp=J，此过程中物体动能的增加量ΔEk=J（g取10m/s2）；通过计算，数值上ΔEpΔEk（填“>”“=”或“<”），这是因为；（4）如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是下图中的。5．（23-24高一上·浙江杭州·期末）某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示，实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能，然后进行比较，如果两者在实验误差允许的范围内相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：(1)关于上述实验，下列说法中正确的是___________。A．重物最好选择密度较小的木块B．重物的质量可以不测量C．实验中应先接通电源，后释放纸带D．可以利用公式v=来求解瞬时速度E．打点计时器安装应使限位孔保持竖直F．释放重物前应手提纸带上端并使重物远离计时器(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是重物下落的起始点，选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计时点，并测出各计时点到O点的距离依次为27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm。已知打点计时器所用的电源是50Hz的交流电，重物的质量为0.5kg，则从计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减少的重力势能=J；重物增加的动能=J，造成两者不等的系统误差可能是重力加速度g取9.8m/s2，计算结果保留三位有效数字）6．（23-24高一下·宁夏银川·期末）某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”，如图所示。打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s2。（1）下面是他实验时的操作步骤：A．按照图示的装置安装器件；B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；C．用天平测量出重锤的质量；D．先释放纸带，然后再接通电源；E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；F．计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能；G．改换纸带，重做几次。其中不必要以及不恰当的步骤有。（2）若已知重物的质量为1.00kg，按实验要求正确地选出纸带，用毫米刻度尺测量连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图（乙）所示，那么：从打下O点到打下计数点B的过程中重力势能的减少量J（保留3位有效数字）；而动能的增加量J（保留3位有效数字）。实验发现二者并不完全相等，请指出一个可能的原因。（3）重锤在下落的过程中，如果所受阻力均忽略不计，h代表下落的距离，v代表物体速率，Ek代表动能，Ep代表势能，E代表机械能，以水平桌面为参考面，下列图像可能正确的是。7．（22-23高一下·天津和平·期末）用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，将重锤固定在纸带一端，使重锤由静止自由下落，打出的纸带由于初始部分的点迹模糊不清，舍去这部分点迹后得到如图乙所示纸带。（1）选用的测量仪器除打点计时器外还需要A．天平

B．毫米刻度尺

C．秒表（2）关于实验操作及数据处理，下列说法正确的是A．先接通电源再释放纸带B．若通过图像验证机械能守恒，必须多次重复实验，才能得到多个数据点C．利用数据做出v2-h图像是一条直线，且斜率数值为重力加速度值，则说明重物下落过程机械能守恒（3）在利用纸带上的数据点验证机械能守恒时，已经测出了AC段和FH段长度，还需要测出段长度才能完成本次验证。（4）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大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是A．选用的重物质量过大

B．选用的重物质量过小C．存在空气阻力和摩擦阻力

D．实验时操作不规范，实验数据测量不准确8．（22-23高一下·北京海淀·期末）某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中是否相等（选填选项前的字母）。A．任意一点的高度与其对应速度的平方

B．任意两点间速度变化量与高度变化量C．任意一点的动能与势能

D．任意两点间的动能增加量与势能减少量（2）某同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是（选填选项前的字母）。A．将打点计时器接到交流电源上B．释放纸带前，纸带不沿竖直方向C．先释放纸带，再接通电源（3）实验中得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。从打点到打点的过程中，若验证机械能守恒定律成立，需要满足的表达式为。9．（22-23高一下·福建福州·期末）某同学做“验证机械能守恒定律”实验。（1）下图中A、B、C、D是部分实验器材，该同学需选用的器材有。A．

B．

C．

D．（2）小明选择一条较为满意的纸带如图所示（交流电频率为50Hz）。纸带上A点的读数为cm，打下B点时速度m/s。（计算结果保留两位有效数字）（3）以O为计时起点，选取纸带上连续点A、B、C…，测出O到A、B、C…的距离分别为、、…。选择A、C两点计算出打下B点时速度。通过比较重力势能减少量和动能增加量是否相等来验证机械能守恒。你认为小明分析论证的方法是（选填“正确”或“错误”）的，理由是。10．（22-23高一下·广西贺州·期末）利用如图所示的装置做“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．秒表（2）如图是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC．重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为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ΔEP=，动能的增加量ΔEK=。一、实验题1．（22-23高一下·山东青岛·期末）如图是小明同学为验证机械能守恒定律自制的实验装置，固定在地面上的平台上表面为四分之一圆弧，一铁架台底端焊接在圆弧最低点F，O点是圆弧的圆心，光电门1、2、3、4、5分别放置在圆弧的六等分点上。已知当地重力加速度为g，实验时轻质细绳一端系在O点，另一端连接一质量分布均匀的小钢球，将小球从圆弧最高点由静止释放，运动过程中细绳始终处于伸直状态。（1）要完成实验，需要测量下列哪些物理量；A．小球的质量mB．小球的直径dC．小球球心到细绳悬点O的距离LD．小球由静止释放到运动至每个光电门位置所用的时间t（2）测得小球通过光电门2、4的挡光时间为、，结合（1）中测定的物理量，在误差允许范围内若满足的关系，则证明小球在2、4两点的机械能相等；（3）以细线与水平方向夹角θ的正弦sinθ为横坐标，小球速度的平方v2为纵坐标，做出的关系图线，若摆动过程中机械能守恒，图线的斜率为（结果用题中所给字母表示）。2．（22-23高一下·陕西渭南·期末）如图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置，已知重力加速度为g。实验步骤如下：A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平；B．测出挡光条的宽度C．将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离；D．释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间；E．用天平称出托盘和砝码的总质量；F．……（1）在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了。（2）挡光条通过光电门的速率为。（3）下列关于本实验的分析中，正确的是。A．调节气垫导轨左端的滑轮，使绳子与导轨平行B．滑块初始位置与光电门间的距离适当大些C．挡光条的宽度越大，测量结果越精确D．应使托盘和砝码质量远小于滑块和挡光条的总质量（4）为验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是。（写出物理量的名称和符号）（5）若要符合机械能守恒定律，以上测得的物理量应该满足。（6）由于托盘和滑块运动过程中要克服阻力做功，故该实验的动能增量总是（选填“大于”“等于”或“小于”）重力势能的减少量。3．（22-23高一下·湖南湘西·期末）阿特伍德机，是由英国牧师、数学家兼物理学家的乔治·阿特伍德在1784年发表的《关于物体的直线运动和转动》一文中提出的一种著名力学实验装置，装置如图所示。阿特伍德机可以用来验证系统的机械能守恒定律。（1）该同学用游标卡尺测量遮光片的宽度d，开始时将质量为m的A物体（含遮光片）、和质量为M的B物体用绳连接后（M>m），跨放在定滑轮两侧，滑轮质量和摩擦可忽略不计，A置于桌面上使其保持静止状态。测量出挡光片中心到光电门的竖直距离h，释放物体A后，A向上运动，测出挡光片挡光的时间t，则左右两侧物体的速度v的大小表达式为v=（用d、t表示）。（2）如果系统的机械能守恒，应满足的关系式为（用题中的物理量符号表示）。（3）反复改变挡光片中心到光电门中心的竖直距离h，记录挡光片通过光电门时间t，作出图像，若图像是过原点的一条倾斜直线，且直线的斜率为k=，则A、B组成的系统机械能守恒。4．（22-23高一下·山东德州·期末）某同学利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。主要实验步骤如下：①用游标卡尺测量挡光片的宽度d，用量角器测出气垫导轨的倾角；②测量挡光片到光电门的距离L；③由静止释放滑块，记录数字计时器显示挡光片的挡光时间t；④改变L，测出不同L所对应的挡光时间t；⑤用天平测出滑块和挡光片的总质量m；根据上述实验步骤请回答：（1）滑块通过光电门时速度的表达式（用实验中所测物理量符号表示）。（2）滑块下滑至光电门的过程中，动能的增加量为；重力势能的减小量为。（3）根据实验测得的多组L、t数据，可绘制图像，图像的纵坐标为，横坐标为L，如果滑块下滑过程符合机械能守恒定律，则图像应为过原点的一条倾斜直线，其斜率为（用d、、g表示）。5．（22-23高一下·云南玉溪·期末）某校高一年级的同学，在学习机械能守恒定律后，准备验证在只有重力做功时的机械能守恒定律。其中两名同学采用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，而另两名同学准备用如图乙所示的装置来验证机械能守恒定律。（1）第一组同学将图甲中的实验装置安装好后，用手提住纸带上端，之后让纸带由静止开始下落。回答下列问题：①关于该实验，下列说法正确的是；A．为减小阻力，用电磁打点计时器比用电火花计时器好B．在重物大小合适的情况下，选择木块比选择铁块好C．释放纸带前应先接通电源②从打出的多条纸带中找出一条起点清晰且各点间的距离变化规则的纸带，如图丙所示，其中O点为打出的第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续计时点（其他点未画出），已知打点计时器打点频率为。若重物的质量为，则打B点时重物的动能J。（结果保留两位有效数字）（2）第二组同学按图乙将实验装置安装好后，让小球静止下垂时球心恰好通过光电门，用手把小球拉至与悬点等高且细线伸直，由静止释放小球，已知小球的质量为m，直径为D，细线长为L，当地重力加速度大小为g，测得小球通过光电门的时间为，回答下列问题：①小球通过光电门时的速度大小；②若小球下落过程中机械能守恒，则应满足关系式。6．（22-23高一下·陕西宝鸡·期末）如图1所示，学生将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验（已知当地的重力加速度为g）。（1）实验室提供的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还必需要的器材是和。A．天平及砝码

B．毫米刻度尺

C．直流电源

D．交流电源（2）实验中得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC，已知打点计时器打点的周期为T，打出B点时，重物的瞬时速度大小vB=，设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp=，动能变化量ΔEk=。（3）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，其原因可能是。为了减小实验误差，在两个体积相同、质量不同的重物中应选择质量（选填“较大”或“较小”）的进行实验。（4）该同学在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，得到如图3所示的v2-h图像，由图像可求得当地的重力加速度g=m/s2。7．（22-23高一下·山东威海·期末）某小组利用图甲装置验证重物M和N组成的系统机械能守恒。M由静止释放，N拖着纸带打出一系列的点，对点迹进行测量和数据处理，即可验证机械能守恒。实验中选取的一条纸带如图乙所示，O是打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，各计数点到O点的距离如图乙所示。已知M和N的质量分别为和，电源的频率为，重力加速度。请回答下列问题：（1）实验过程中，下列操作正确的是；A．应先松开M，再接通打点计时器电源B．打点结束后先将纸带取下，再关闭打点计时器电源C．固定打点计时器，应将N与打点计时器的距离尽量远一些D．开始时纸带应尽量竖直下垂并与系N的细线在同一竖直线上（2）打下计数点B时，重物的速度大小为；（3）在O到B的过程中系统动能的增加量为J，系统重力势能的减少量为J。（计算结果均保留三位小数）；（4）由此得出的实验结论是。8．（22-23高一下·天津·期末）利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、交流电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是；A．秒表

B．刻度尺

C．天平（含砝码）（2）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。A．利用公式计算重物速度B．利用公式计算重物速度C．存在空气阻力和