實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律同步練習(xí)Word版含答案

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、多選題1．如圖所示的裝置由氣墊導(dǎo)軌、兩個(gè)光電門、滑塊和砂桶等組成，光電門可以測出滑塊的遮光板分別通過兩個(gè)光電門的時(shí)間Δt1、Δt2，游標(biāo)卡尺可以測出遮光板的寬度d，導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測出兩個(gè)光電門間的距離L，另用天平測出滑塊、砂桶(含砂)的質(zhì)量分別為M和m，下列說法正確的是()A．用該裝置可以測出滑塊通過兩光電門的速度，并計(jì)算出滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度aB．用該裝置驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)，要保證拉力近似等于砂桶(含砂)的重力，因此必須滿足m≤MC．可以用該裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，但必須滿足m＜MD．可以用該裝置探究“功和速度變化的關(guān)系”2．用落體法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，就是看mvn2是否等于mghn（n為計(jì)數(shù)點(diǎn)的編號(hào)0、1、2…n）。下列說法中正確的是（）A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)點(diǎn)0時(shí)，重物的速度為零B．hn是計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)0的距離C．必須測量重物的質(zhì)量D．可以用vn＝gtn計(jì)算vn，其中tn＝（n－1）T（T為打點(diǎn)周期）二、單選題3．某位同學(xué)做利用自由落體運(yùn)動(dòng)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，下列操作步驟中錯(cuò)誤的是（）A．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線連接到低壓交流電源B．將連有重錘的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重錘提升到一定高度C．先釋放紙帶，再接通電源D．更換紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)4．利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度和下落高度．某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測量方案，正確的是（）A．用刻度尺測出物體下落的高度，并測出下落時(shí)間，通過計(jì)算出瞬時(shí)速度B．用刻度尺測出物體下落的高度，并通過計(jì)算出瞬時(shí)速度C．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度，測算出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并通過計(jì)算出物體下落至該點(diǎn)的高度D．用刻度尺測出物體下落至某點(diǎn)的高度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度，測算出該點(diǎn)的瞬時(shí)速度5．某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律"實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是（）

A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源B．完成該實(shí)驗(yàn)需要秒表C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放紙帶，再接通電源D．實(shí)驗(yàn)時(shí)必需測量物體的質(zhì)量三、實(shí)驗(yàn)題6．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，其中O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取的連續(xù)三個(gè)點(diǎn)，如圖所示。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間隔的時(shí)間為，測量點(diǎn)間距所用單位為cm，取重力加速度g=s2。（計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，重物的速度是__________m/s；(2)從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中，重物重力勢能的減少量ΔEp=__________J，動(dòng)能的增加量ΔEk=__________J；(3)通過計(jì)算可知，在數(shù)值上ΔEp__________（選填“>”“<”或“=”）ΔEk。這是因?yàn)開_________。7．如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1>m2，現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)若選定物塊A從靜止開始下落的過程進(jìn)行測量，則需要測量的物理量有___________（填選項(xiàng)前編號(hào)）。①物塊的質(zhì)量m1、m2②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間④繩子的長度(2)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出以下建議：①繩的質(zhì)量要輕②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好③盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不要搖晃④兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能小以上建議中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確程度有作用的是___________（填選項(xiàng)前編號(hào)）。8．如圖所示是某同學(xué)探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)裝置。已知重力加速度為g，不計(jì)滑輪摩擦阻力，該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．將長木板傾斜放置，小車放在長木板上，長木板旁放置兩個(gè)光電門A和B，砂桶通過滑輪與小車相連。B．調(diào)整長木板傾角，使得小車恰好能在細(xì)繩的拉力作用下勻速下滑，測得砂和砂桶的總質(zhì)量為m。C．某時(shí)刻剪斷細(xì)繩，小車由靜止開始加速運(yùn)動(dòng)。D．測得擋光片通過光電門A的時(shí)間為Δt1，通過光電門B的時(shí)間為Δt2，擋光片寬度為d，小車質(zhì)量為M，兩個(gè)光電門A和B之間的距離為L。E．依據(jù)以上數(shù)據(jù)探究動(dòng)能定理。(1)根據(jù)以上步驟，你認(rèn)為以下關(guān)于實(shí)驗(yàn)過程的表述正確的是___________。A．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通光電門，后剪斷細(xì)繩B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車加速運(yùn)動(dòng)的合外力為F=MgC．實(shí)驗(yàn)過程不需要測出斜面的傾角D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M(2)小車經(jīng)過光電門A、B的瞬時(shí)速度為vA=___________，vB=___________。如果關(guān)系式___________在誤差允許范圍內(nèi)成立，就驗(yàn)證了動(dòng)能定理。9．圖為一種利用氣墊導(dǎo)軌“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；B．測出擋光條的寬度d；C．將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離l；D．釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時(shí)間t；E.用天平稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m；F.……?；卮鹣铝袉栴}：(1)在滑塊從靜止釋放到運(yùn)動(dòng)到光電門的過程中，系統(tǒng)的重力勢能減少了多少？(2)為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測量哪個(gè)物理量？(3)若要符合機(jī)械能守恒定律的結(jié)論，以上測得的物理量應(yīng)該滿足怎樣的關(guān)系？10．根據(jù)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)回答下列問題。(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的敘述中，正確的有（______）A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)要使兩限位孔位于同一豎直線上并安裝穩(wěn)定，以減小紙帶下落過程中的阻力B．需用天平測出重物的質(zhì)量C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用四節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組作為電源D．用手托著重物，先閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源開關(guān)，然后釋放重物E．打出的紙帶中，只要點(diǎn)跡清晰，就可以運(yùn)用公式mgΔh=mv2來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒F．驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒必須先確定重力勢能的參考平面(2)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒時(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中計(jì)算某一點(diǎn)的速度，甲同學(xué)用v=gt來計(jì)算，乙同學(xué)用vn=來計(jì)算。其中___________同學(xué)的計(jì)算方法符合實(shí)驗(yàn)要求。計(jì)算重力勢能時(shí)，對(duì)于重力加速度g的數(shù)值，甲同學(xué)用s2代入，乙同學(xué)用通過對(duì)紙帶分析計(jì)算出重物下落的實(shí)際加速度代入，丙同學(xué)用當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度代入，其中___________同學(xué)的做法是正確的。11．現(xiàn)利用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為30°，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與它們連接的光電計(jì)時(shí)器都沒有畫出。讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為×10-2s、×10-2s。已知滑塊質(zhì)量為kg，滑塊沿斜面方向的長度為cm，光電門1和2之間的距離為m，g取m/s2，取滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度為其平均速度（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。(1)滑塊經(jīng)過光電門1時(shí)的速度v1=___________m/s，通過光電門2時(shí)的速度v2=___________m/s。(2)滑塊通過光電門1、2之間的動(dòng)能增加量為___________J，重力勢能的減少量為___________J。12．某同學(xué)利用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：光滑圓弧軌道豎直放置，軌道邊緣標(biāo)有表示圓心角的刻度，軌道最低點(diǎn)裝有壓力傳感器。現(xiàn)將小球置于軌道上θ刻度處由靜止釋放，當(dāng)其通過最低位置時(shí)，讀出壓力傳感器的示數(shù)F，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。(1)為驗(yàn)證小球在沿軌道下滑過程中機(jī)械能守恒，實(shí)驗(yàn)中還必須測量的物理量有___________。A．軌道的半徑RB．小球的質(zhì)量mC．每次小球釋放點(diǎn)離地面的高度hD．每次小球在軌道上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的物理量，寫出小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式為F=___________。(3)寫出一條提高實(shí)驗(yàn)精確度的建議：___________。13．某中學(xué)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，利用平拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。其中曲面軌道與水平桌面相切，已知水平桌面距離水平地面的高度為，現(xiàn)將一質(zhì)量為的小球由距離水平桌面高的位置無初速度放下，經(jīng)過一段時(shí)間小球從桌面的末端沿水平方向離開，經(jīng)測量可知小球的落地點(diǎn)距離桌面邊緣的水平距離為。則：(1)假設(shè)曲面軌道與小球間的摩擦力可忽略不計(jì)，則關(guān)于的表達(dá)式為________（用題中的物理量表示）；(2)如果該小組的同學(xué)重復(fù)多次操作后，將得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：在圖乙中將表中的數(shù)據(jù)點(diǎn)描繪在坐標(biāo)系中，并作出相應(yīng)的函數(shù)圖線________；(3)將該同學(xué)作出的函數(shù)圖線與圖乙中的理論值相比較，得出小球離開水平桌面的速度大小比理論值________（選填“小”或“大”），并分析造成這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因：________。參考答案1．AD【詳解】A．由于遮光板通過光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度，求出滑塊通過兩光電門的瞬時(shí)速度，測出兩光電門的距離，根據(jù)求解加速度，故A正確；B．用該裝置驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)，要保證拉力近似等于砂桶的重力，必須滿足，故B錯(cuò)誤；C．以滑塊及沙桶為系統(tǒng)，系統(tǒng)只有沙桶重力做功，可以用該裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，但是不需要滿足m＜M，故C錯(cuò)誤；D．用該裝置光電門可以測出滑塊分別通過兩個(gè)光電門的瞬時(shí)速度，滑塊和沙桶的合力就等于砂桶的重力，導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測出兩個(gè)光電門間的距離，這樣就可以求出拉力做功，可以驗(yàn)證動(dòng)能定理，故D正確。故選AD。2．AB【詳解】A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)，重物運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)為零，故A正確；B．hn與vn分別表示打第n個(gè)點(diǎn)時(shí)重物下落的高度和對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度，故B正確；C．本實(shí)驗(yàn)中，不需要測量重物的質(zhì)量，因?yàn)楣降膬蛇叾加衜，故只要成立就成立，機(jī)械能守恒定律也就被驗(yàn)證了，故C錯(cuò)誤；D．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用公式來計(jì)算vn，故D錯(cuò)誤。故選AB。3．C【詳解】A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線連接低壓交流電源，A正確；B．固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將連有重物的紙帶穿過限位孔，用手提住，將紙帶和重錘提升到一定高度，盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，B正確；C．應(yīng)先接通電源，然后釋放重物，否則紙帶開始階段是空白，可能所采集的數(shù)據(jù)不夠，而且浪費(fèi)紙帶，C錯(cuò)誤；D．重復(fù)幾次，取得幾條打點(diǎn)紙帶，挑選一條清楚的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，D正確。故選C。4．D【詳解】AB．由于空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦阻力的作用，使得物體由靜止開始自由下落的運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng)，而都是自由落體運(yùn)動(dòng)的公式，AB錯(cuò)誤；CD．物體下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，應(yīng)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度測算得到，而物體下落的高度是用刻度尺測量得到的，不是計(jì)算得到的，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。5．A【詳解】A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源，A正確；B．我們可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，不需要秒表，B錯(cuò)誤；C．開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，因?yàn)橹匚镞\(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的增加，則有等式兩邊的質(zhì)量m可約去，D錯(cuò)誤。故選A。6．>要克服摩擦及空氣阻力做功【詳解】(1)[1]重物的速度是(2)[2]重物重力勢能的減少量[3]動(dòng)能的增加量(3)[4][5]因?yàn)橐朔Σ良翱諝庾枇ψ龉Γ灾亓菽軠p少量大于動(dòng)能增量。7．①②或①③①③【詳解】(1)[1]通過連接在一起的A、B兩物體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證系統(tǒng)的勢能變化與動(dòng)能變化是否相等，A、B連接在一起，A下降的距離一定等于B上升的距離；A、B的速度大小總是相等的，故不需要測量繩子的長度和B上升的距離及時(shí)間。故選①②或①③均可以。(2)[2]如果繩子較重，系統(tǒng)的重力勢能就會(huì)有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動(dòng)能，造成實(shí)驗(yàn)誤差；繩子不宜太長，長了形變對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響越大；m1、m2相差越大，整體所受阻力相對(duì)于合力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響越小。物體末速度v是根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)求出的，故要保證物體在豎直方向運(yùn)動(dòng)。這些都是減小系統(tǒng)誤差，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度的做法。故選①③。8．AC【詳解】(1)[1]A．按照操作規(guī)程，應(yīng)先接通光電門后釋放小車，否則可能小車已經(jīng)通過光電門，光電門還沒有工作，測不出小車通過光電門A的時(shí)間，故A正確；B．平衡時(shí)，除了繩子拉力以外的力的合力與繩子的拉力等值反向，實(shí)驗(yàn)時(shí)，剪斷細(xì)繩，則小車加速運(yùn)動(dòng)的合外力為F=mg，故B錯(cuò)誤；C．實(shí)驗(yàn)過程中，傾斜木板的目的是平衡摩擦力，不需要測出斜面的傾角，故C正確；D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，剪斷細(xì)繩，砂和砂桶不隨小車運(yùn)動(dòng)，無需考慮砂和砂桶的總質(zhì)量m是否遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M，故D錯(cuò)誤。故選AC。(2)[2][3]由于擋光片比較小，通過光電門的時(shí)間極短，因此可以利用平均速度來代替其瞬時(shí)速度，因此小車經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度分別為vA=，vB=[4]小車從A到B的過程中，其合外力做功mgL，系統(tǒng)的動(dòng)能增加量為因此只要比較二者是否相等，即可探究合外力做功與動(dòng)能改變量之間關(guān)系是否相等。即如果關(guān)系式在誤差允許范圍內(nèi)成立，就驗(yàn)證了動(dòng)能定理。9．(1)；(2)滑塊和擋光條的總質(zhì)量M；(3)【詳解】(1)根據(jù)題意可知，系統(tǒng)減少重力勢能即為托盤和砝碼減小的重力勢能，為(2)實(shí)驗(yàn)中還要測量的物理量為滑塊和擋光條的總質(zhì)量M(3)令滑塊和擋光條的總質(zhì)量為M，托盤和砝碼下落過程中，系統(tǒng)增加的動(dòng)能為則為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒，需滿足的關(guān)系是10．AD乙丙【詳解】(1)[1]本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證“mgh=mv2”，其中重物的質(zhì)量可以消去，即不需用天平測出重物的質(zhì)量，只要驗(yàn)證“gh=v2”即可，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期取決于交流電源的頻率，或者說必須使用交流電，不可用干電池代替，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)于打出的紙帶有兩種處理方法：第一，選取第1、2兩點(diǎn)間的距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量，利用“gh=v2”來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒；第二，可以選擇紙帶點(diǎn)跡清晰的部分，測量任意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離Δh，求出這兩點(diǎn)間的動(dòng)能之差ΔEk，運(yùn)用公式mgΔh=ΔEk而不是mgΔh=mv2來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，所以選項(xiàng)E錯(cuò)誤。因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是重物重力勢能的改變量等于其動(dòng)能的增加量，而重力勢能的改變量與重力勢能的參考平面的位置無關(guān)，所以本實(shí)驗(yàn)不需要先確定重力勢能的參考平面，選項(xiàng)F錯(cuò)誤；AD正確；故選AD。(2)[2]計(jì)算瞬時(shí)速度須使用公式[3]v=gt是mv2=mgh的簡化形式，所以甲同學(xué)的方法不符合實(shí)驗(yàn)要求，乙同學(xué)的計(jì)算方法符合實(shí)驗(yàn)要求；重力加速度g的數(shù)值應(yīng)該取當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度，所以丙同學(xué)的做法是正確的。11．【詳