高中物理人教版（2019）必修二8.5實驗：機械能守恒定律-在線組卷

1. 在“驗證機械能守恒定律”實驗中，

（1）下圖是部分實驗器材，需在圖中選用的器材是
（2）實驗中需要直接測量的物理量是____（填字母）．

A . 重力加速度 B . 重物下落的高度 C . 重物下落的瞬時速度
（3）某同學(xué)的實驗結(jié)果顯示重物的動能變化量略大于重力勢能變化量，出現(xiàn)這一問題的原因可能是____（填字母）

A . 重物的質(zhì)量測量錯誤 B . 紙帶的數(shù)據(jù)測量錯誤 C . 交流電源的頻率小于 $\text{[math]}$ D . 重物下落時受到的阻力過大

2. 在“利用自由落體運動”來驗證機械能守恒定律的實驗中，

（1）從下列器材中選出實驗所必需的，其編號為_________

A . 打點計時器(包括紙帶) B . 重物 C . 天平 D . 毫米刻度尺 E . 秒表 F . 運動小車
（2）實驗中由于系統(tǒng)誤差的原因,會使重物獲得的動能往往它所減少的重力勢能。( 填“大于”、“等于”或“小于”)
（3）如果以 $\text{[math]}$ 為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的 $\text{[math]}$ 圖線是,該線的斜率等于。

3. (2020高一下·仙桃期末) 用如圖甲所示，實驗裝置驗證m₁、m₂組成的系統(tǒng)機械能守恒，m₂從高處由靜止開始下落，m₁上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖乙所示。已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，則：（g取10m/s² ，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（1）在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度 $\text{[math]}$ m/s；
（2）在打點0~5過程中系統(tǒng)動能的增加量 $\text{[math]}$ J，系統(tǒng)勢能的減少量 $\text{[math]}$ J，由此得出的結(jié)論是：；
（3）若某同學(xué)作出的 $\text{[math]}$ －h(huán)圖象如圖丙所示，則當(dāng)?shù)氐膶嶋H重力加速度 $\text{[math]}$ m/s²。

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4. 利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖所示．

（1）實驗步驟：
①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平．

②用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度l＝9.30 mm.

③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離x＝cm.

④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2.

⑤從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt₁和Δt₂.

⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量m₀ ，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.
（2）用表示直接測量量的字母寫出下列所求物理量的表達式：
①滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v₁＝和v₂＝．

②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為E_k1＝和E_k2＝．

③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量ΔE_p＝(重力加速度為g)．
（3）如果ΔE_p＝，則可認(rèn)為驗證了機械能守恒定律．

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5. (2020高一下·揭陽期末) 如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律．

$\text{[math]}$ 對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是．

A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘

B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正

C.精確測量出重物的質(zhì)量

D.用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物

$\text{[math]}$ 某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示．紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點．重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有．

A.OA、AD和EG的長度

B、OC、BC和CD的長度

C.BD、CF和EG的長度

D、AC、BD和EG的長度

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6. 小華利用如圖所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。

（1）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是______；

A . 交流電源 B . 刻度尺 C . 天平（含砝碼）
（2）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為h_A、h_B、h_C。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T，重物的質(zhì)量為m，從打Ｏ點打B點的過程中，重物的重力勢能減少量 $\text{[math]}$ =，動能增加量 $\text{[math]}$ =；
（3）大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，可能的原因是。

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7. (2020高一下·懷仁期中) 利用如圖裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。

（1）為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的____________。

A . 動能變化量與勢能變化量 B . 速度變化量與勢能變化量 C . 速度變化量與高度變化量
（2）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是___________。

A . 交流電源 B . 刻度尺 C . 天平(含砝碼)
（3）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，測得它們到起始點 $\text{[math]}$ 的距離分別為 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹? $\text{[math]}$ ，打點計時器打點的周期為 $\text{[math]}$ 。設(shè)重物的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ 。從打 $\text{[math]}$ 點到打 $\text{[math]}$ 點的過程中，重物的重力勢能變化量 $\text{[math]}$ ，動能變化量 $\text{[math]}$ 。
（4）大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是_______。

A . 利用公式 $\text{[math]}$ 計算重物速度 B . 利用公式 $\text{[math]}$ 計算重物速度 C . 空氣阻力和摩擦力的影響 D . 沒有采用多次實驗取平均值的方法
（5）某同學(xué)想用下述方法研究機械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點 $\text{[math]}$ 的距離 $\text{[math]}$ ，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度 $\text{[math]}$ ，描繪 $\text{[math]}$ 圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒，請你分析論證該同學(xué)的判斷是否正確。

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8. 利用如圖所示的裝置可驗證機械能守恒定律：用輕質(zhì)細(xì)繩的一端與一個質(zhì)量為m（已知）的小球相連，另一端系在力傳感器的掛鉤上，整個裝置位于豎直面內(nèi)，將細(xì)繩拉離豎直方向一定角度，將小球由靜止釋放，與傳感器相連的計算機記錄的繩的拉力F隨時間t變化的圖線如圖所示，讀出圖中A點的值為F₁ ，圖中B點的值為F₂。

（1）要利用小球從A到B的運動過程驗證機械能守恒定律只需要再測量一個量的數(shù)值，這個量是；
（2）小球從A到B的過程中，重力勢能改變量的大小為；動能改變量的大小為（請用“F₁”、“F₂”、重力加速度g及第（1）問中需要再測量的那個量的符號表示）。

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9. “驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用如圖所示的甲或乙方案來進行．

（1）比較這兩種方案，（選填A(yù)．“甲”或B．“乙”）方案好些．
（2）如圖是該實驗中得到的一條紙帶，測得每兩個計數(shù)點間的距離如圖所示，已知每兩個計數(shù)點之間的時間間隔T＝0.1 s，物體運動的加速度a＝ m/s²；該紙帶是（選填A(yù)．“甲”或B．“乙”）實驗方案得到的．
（3）如圖是采用甲方案得到的一條紙帶，在計算圖中N點速度時，幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進行，其中正確的是_____

A . v_N＝gnT B . v_N＝ $\text{[math]}$ C . v_N＝ $\text{[math]}$ D . v_N＝g(n－1)T

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10. 利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖所示，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的小球相連；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t，用d表示A點到光電門B處的距離，b表示遮光片的寬度，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度，實驗時滑塊在A點處由靜止開始運動?

（1）滑塊通過B點的瞬時速度可表示為；
（2）某次實驗測得傾角 $\text{[math]}$ ，重力加速度用g表示，滑塊從A處到達B處時，小球和帶遮光片的滑塊組成的系統(tǒng)動能增加量可表示為 $\text{[math]}$ ，系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為 $\text{[math]}$ ，在誤差允許的范圍內(nèi)，若 $\text{[math]}$ 則可認(rèn)為系統(tǒng)的機械能守恒。

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11. 某同學(xué)用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30 Hz和40 Hz，打出紙帶的一部分如圖（b）所示．

該同學(xué)在實驗中沒有記錄交流電的頻率 $\text{[math]}$ ，需要用實驗數(shù)據(jù)和其他條件進行推算．

（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用 $\text{[math]}$ 和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為，打出C點時重物下落的速度大小為，重物下落的加速度的大小為.
（2）已測得 $\text{[math]}$ =8.89cm， $\text{[math]}$ =9.5.cm， $\text{[math]}$ =10.10cm；當(dāng)重力加速度大小為9.80m/ $\text{[math]}$ ，試驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%．由此推算出 $\text{[math]}$ 為 Hz．

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12. (2023高一下·楚雄期末) 如圖所示裝置可用來驗證機械能守恒定律。長度為L的輕繩一端固定在O點，另一端系一擺錘A，在A上放一個小鐵片。現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向 $\text{[math]}$ 角，由靜止開始釋放擺錘，當(dāng)其到達最低位置時，受到豎直擋板P阻擋而停止運動，這時鐵片將做平拋運動而飛離擺錘，用刻度尺量出鐵片的水平位移為x，下落高度為H。

（1）要驗證擺錘在運動中機械能守恒，必須求出擺錘初始位置離最低點的高度，其高度應(yīng)為，同時還應(yīng)求出擺錘在最低點時的速度，其速度應(yīng)為。
（2）用實驗中測量的物理量寫出驗證擺錘在運動中機械能守恒的關(guān)系式為。

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