人教版（2019）必修第二冊《8.5 實驗：驗證機械能守恒定律》2024年同步練習卷（14）

一、填空題

• 1．如圖甲所示，某同學在“驗證機械能守恒定律”實驗中，得到了如圖乙所示的一條紙帶。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?shù)刂亓铀俣葹間,設重物的質量為m,從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能的減少量為

  ，應該略

  （選填“大于”或“小于”）動能的增加量。
  
  組卷：40引用：4難度：0.8

  解析

• 2．某同學利用如圖甲裝置驗證重錘自由下落過程中機械能守恒．如圖乙為他得到的一條紙帶，在紙帶上取6個計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為T=0.02s,其中1，2，3點相鄰，4，5，6點相鄰，在3點和4點之間還有若干個點．s₁是1，3兩點的距離，s₂是4，6兩點的距離，s₃是2，5兩點的距離．
  （1）實驗過程中，下列操作正確的有

  ．
  A．打點計時器可接在兩節(jié)干電池上
  B．實驗時應先松開紙帶，然后迅速打開打點計時器
  C．實驗時應先打開打點計時器，然后松開紙帶
  D．紙帶應理順，穿過限位孔并保持豎直
  （2）點2速度的表達式v₂=

  ．
  （3）該同學測得的數(shù)據(jù)是s₁=4.00cm,s₂=8.00cm,s₃=16.00cm,質量為m的重物從點2運動到點5過程中，動能增加量為

  m,勢能減少量為

  m.（重力加速度g取10m/s²）
  （4）在實際運動過程中系統(tǒng)動能的增加量ΔE_K總小于系統(tǒng)勢能的減少量ΔE_P，指出產生這個系統(tǒng)誤差的原因：

  ．
  組卷：109引用：4難度：0.7

  解析

• 3．與打點計時器一樣，數(shù)字計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過的，數(shù)字計時器就可以顯示物體的擋光時間?，F(xiàn)利用圖乙所示的裝置驗證機械能守恒定律。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位置的兩個光電門。讓滑塊從斜面的頂端滑下，與光電門1、2各自連接的數(shù)字計時器（圖中未畫出）顯示的擋光時間分別為5.00×10^-2s、2.00×10^-2s。
  
  已知滑塊質量2.00kg,滑塊沿斜面方向的寬度為5.00cm,光電門1和2之間的距離為0.540m,g=9.8m/s²，取滑塊經過光電門時的速度為其平均速度。
  （1）滑塊通過光電門1時的速度v₁=

  m/s,通過光電門2時的速度v₂=

  m/s；
  （2）滑塊通過光電門1、2之間的動能量增加量為

  J，重力勢能的減少量為

  J。
  組卷：45引用：6難度：0.5

  解析

二、實驗題

• 4．某同學利用如圖1所示的裝置驗證機械能守恒定律。主要實驗步驟如下：
  
  ①用游標卡尺測量擋光片的寬度d,用量角器測出氣墊導軌的傾角θ；
  ②測量擋光片到光電門的距離x；
  ③由靜止釋放滑塊，記錄數(shù)字計時器顯示擋光片的擋光時間t；
  ④改變x,測出不同x所對應擋光片的擋光時間t。
  根據(jù)上述實驗步驟請回答：
  （1）用游標卡尺測量擋光片的寬度時的結果如圖2所示，則擋光片的寬度d=

  mm；
  （2）滑塊通過光電門時速度的表達式v=

  （用實驗中所測物理量符號表示）；
  （3）根據(jù)實驗測得的多組x、t數(shù)據(jù)，可繪制

  x

  -

  1

  t

  2

  圖象，圖象的縱坐標為x,橫坐標為

  1

  t

  2

  如果滑塊下滑過程符合機械能守恒定律，則圖象應為過原點的一條傾斜直線，其斜率k=

  （用d、θ、g表示，其中g為當?shù)刂亓铀俣龋?/h2>
  組卷：34引用：2難度：0.5

  解析

• 5．用如圖1所示裝置驗證機械能守恒定律。
  
  （1）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含夾子）、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還需要使用的一組器材是

  。
  A.直流電源、天平（含砝碼）
  B.直流電源、刻度尺
  C.交流電源、天平（含砝碼）
  D.交流電源、刻度尺
  （2）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖2所示的一條紙帶。在紙帶上選取連續(xù)打出的5個點A、B、C、D、E，測得C、D、E三個點到起始點O的距離分別為h_C、h_D、h_E。已知當?shù)刂亓铀俣葹間,打點計時器打點的周期為T。設重物的質量為m,則從打下O點到打下D點的過程中，重物的重力勢能減少量為

  ，動能增加量為

  。（用上述測量量和已知量的符號表示）
  （3）很多實驗結果顯示，重力勢能的減少量略大于動能的增加量，你認為原因是

  。
  （4）對于上述實驗，有的同學提出研究的運動過程的起點必須選擇在O點，你同意這種看法嗎？如果同意請你說明理由；如果不同意，請你給出當起點不在O點時，實驗中驗證機械能守恒的方法？
  組卷：63引用：11難度：0.5

  解析

二、實驗題

• 14．在用“落體法”做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，小明選擇一條較為滿意的紙帶，如圖甲所示。他舍棄前面密集的點，以O為起點，從A點開始選取紙帶上連續(xù)點A、B、C…，測出O到A、B、C……的距離分別為h₁、h₂、h₃……已知電源的頻率為f,當?shù)刂亓铀俣葹間。
  （1）打B點時，重錘的速度v_B為

  。
  （2）小明利用數(shù)據(jù)描出的v²-h圖線如圖乙所示。圖線不過坐標原點的原因是

  。
  （3）根據(jù)v²-h圖象計算出該直線斜率為k,在實驗誤差允許范圍內，當k=

  時，重錘在下落過程中機械能守恒。
  組卷：242引用：6難度：0.7

  解析

• 15．利用計算機和力傳感器可以比較精確地測量作用在掛鉤上的力，并能得到掛鉤所受的拉力隨時間變化的關系圖象，實驗過程中掛鉤位置可認為不變。某同學利用力傳感器和單擺小球來驗證機械能守恒，實驗步驟如下：
  
  ①如圖甲所示，固定力傳感器M；
  ②取一根不可伸長的細線，一端連接一小鐵球，另一端穿過固定的光滑小圓環(huán)O，并固定在傳感器M的掛鉤上（小圓環(huán)剛好夠一根細線通過）；
  ③讓小鐵球自由懸掛并處于靜止狀態(tài)，從計算機中得到拉力隨時間變化的關系圖象如圖乙所示；
  ④讓小鐵球以較小的角度在豎直平面內的A、B之間擺動，從計算機中得到拉力隨時間變化的關系圖象如圖丙所示。
  請回答以下問題：
  （1）小鐵球的重力為

  。
  （2）為了驗證小鐵球在最高點A和最低點處的機械能是否相等，則

  。
  A．一定得測出小鐵球的質量m
  B．一定得測出細線離開豎直方向的最大偏角θ
  C．一定得知道當?shù)刂亓铀俣萭的大小及圖乙和圖丙中的F₀、F₁、F₂的大小
  D．只要知道圖乙和圖丙中的F₀、F₁、F₂的大小
  （3）若已經用實驗測得了第（2）小問中所需測量的物理量，則為了驗證小鐵球在最高點A和最低點處的機械能是否相等，只需驗證

  等式是否成立即可。（用題中所給物理量的符號來表示）
  組卷：167引用：5難度：0.7

  解析