6.实验：探究功与速度变化的关系知识点题库

某同学用重锺做“验证机械能守恒定律”实验．让重锤从高处由静止开始下落，打点计时器就在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．

（1）下面是本实验的几个操作步骤，请在横线上填写合适的文字．
A．图中图（选填“甲”或“乙”）所示安装方案更好一些，按此示意图组装实验器材
B．将打点计时器接到（选填“直流”或“交流”）电源上；
C．用天平测出重锤的质量m=1.00kg；
D．释放纸带，然后接通电源开关打出一条纸带；
E．重复步骤D多次，得到多条纸带．
在以上实验步骤中，操作不当的是（选填步骤前的字母）．
（2）数据处理
F．从打出的纸带中选择一条点迹清晰的纸带如图丙所示．把第一个点记作O，在便于测量的地方另选连续的4个点A、B、C、D，测量出A、B、C、D各点到0点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．
G．已知当地重力加速度为9.80m/s² ，打点计时器的打点周期为0.02s，从打O点到打C点的过程中，重锤减少的重力势能E_p_减=J，增加的动能E_k_增=J．（结果均保留三位有效数字）
（3）得出结论
H．本次实验中可以得到的结论是：．
（4）评估
I．该同学重复分析多条纸带，发现重锤减少的重力势能总是比它增加的动能略大一些，你认为造成此结果的原因是
J．本实验处理数据时，若以 $\text{[math]}$ 为纵轴，以h为横轴，根据实验数据给出的 $\text{[math]}$ ～h图象应是，才能验证机械能守恒定律． $\text{[math]}$ ～h图线的斜率等于的数值．

在“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中，质量m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落，打点计时器在纸带上打下一系列的点，如图所示．相邻计数点时间间隔为0.04s，P为纸带运动的起点，从P点到打下B点过程中物体重力势能的减少△Ep=J，在此过程中物体动能的增加量△E_K=J．（已知当地的重力加速度g=9.80m/s² ，答案保留三位有效数字）用V表示各计数点的速度，h表示各计数点到P点的距离，以 $\text{[math]}$ 为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出 $\text{[math]}$ ﹣h的图线，若图线的斜率等于某个物理量的数值时，说明重物下落过程中机械能守恒，该物理量是．

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=9.80m/s² ．那么：

（1）纸带的端（选填“左”或“右’）与重物相连；
（2）根据图上所得的数据，应取图中O点和点来验证机械能守恒定律；
（3）从O点到所取点，重物的重力势能减少量△E_p=J，动能增加量△E_k=J；（结果均取3位有效数字）

某小组同学做“验证机械能守恒”实验，采用了如图所示的装置，其中m ₁=50g，m ₂=150g，m ₂在高处由静止开始下落，m ₂可以带动m ₁拖着纸带带出一系列的点，某次实验打出的纸带如图所示，0为打下的第一个点，相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），所用电源的频率为50Hz，请计算（当地重力加速度g=9.8m/s ²）：

（1）系统的加速度大小为m/s ²；
（2）在打计数点0~5的过程中，m ₁、m ₂组成的系统动能的增量为 $\text{[math]}$ J，系统重力势能的减少量为 $\text{[math]}$ J.（计算结果均保留两位有效数字）

验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示,图乙为实验所得的一条纸带,在纸带上选取了点迹清晰的连续6个点,若只测出了第4个点与0点之间的距离为h₄以及第6点与0点的距离h₆,已知打点周期为T,当地重力加速度为g.(以下的三个结论均有题中所给符合表示)

（1）打第5点时重物的速度v=；
（2）由已知条件从理论上计算第5点到0点的距离h₅=；
（3）若打0点时重物速度为零,则要验证从0点到第5点间重物下落过程中机械能守恒的等式为。

（1）某同学用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材有________(填字母)．

A . 砝码 B . 重锤 C . 秒表 D . 刻度尺
（2）实验中打点计时器接周期为T的交流电源，该同学得到的一条理想纸带如图所示，O点对应重物做自由落体运动的初始位置，从合适位置开始选取的三个连续点A、B、C到O点的距离如图所示，已知重物的质量为m，重力加速度为g.则从打下O点到B点的过程中，重物减少的重力势能为，重物增加的动能为．

某学习小组用图示的实验装置验证“机械能守恒定律”．他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块（带遮光条）用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与钩码相连，每次滑块都从A处由静止释放．

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（1）下列实验要求中不必要的一项是______（请填写选项前对应的字母）．

A . 应将气垫导轨调至水平 B . 应使细线与气垫导轨平行 C . 应使A位置与光电门B间的距离适当大些 D . 应使钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量
（2）实验时，已知滑块（带遮光条）的质量M，钩码质量m，A、B间的距离L，遮光条的宽度为d和遮光条通过光电门的时间为t，重力加速度为g，则满足的关系式（用M、m、g、L、d、t表示）即可验证从A到B过程系统机械能守恒．

用图示装置来验证机械能守恒定律、实验前首先用游标卡尺测量出小球的直径为d，然后调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束，实验时通过断开电磁铁开关使小球从A点下落，经过光电门B，记录挡光时间△t，测出小球在AB间下落的距离h．接着竖直平移光电门B，重复上述步骤，测得多组h及相应的△t，已知当地重力加速度为g。

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（1）小球通过光电门速度的表达式为v=。
（2）小辉根据测量数据描绘出 $\text{[math]}$ -h图象，能否仅依据图象是过原点的直线就得出机械能守恒的结论?(填写“能”或“不能”)，理由是。

利用如图所示的实验装置探究相关的力学实验，下列说法错误的是（）

A . “探究速度随时间变化规律”的实验中，不需要平衡摩擦力 B . 探究“功和速度变化关系”的实验中，只打出一条纸带不能进行探究 C . 探究”加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量 D . 利用该实验装置，只要平衡摩擦力，就可以用来“探究机械能守恒定律”实验

某同学利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。

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（1）关于这一实验，下列说法中正确的是______

A . 测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度 B . 释放纸带的同时接通电源打点 C . 需使用秒表测出重物下落的时间 D . 电磁打点计时器应接220V交流电源
（2）实验得到一条纸带如图所示，O点为重物自由下落时纸带打点的起点，A、B、C是纸带上选取的计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，OA、AB、BC距离分别为X₁、X₂、X₃ ，打点计时器的打点周期为T，当地重力加速度为g，则打B点时重物的速度为，若选取纸带OB段研究，那么本实验最终要验证的机械能守恒定律数学表达式为（用题中字母表示）。

为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图（a）装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图（b），其中F_m是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：

（1）小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量△E_p=，动能的增加量△E_k=。（均用题中所给字母表示）
（2）观察图（b）中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：。
（3）为减小实验误差，实验时应选用密度（选填“较大”或“较小”）的小球。

某组同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，实验中，让重锤拖着纸带从静止开始下落，打点计时器在纸带上打下一系列点。

（1）他们拿到了所需的打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物，此外还需要______（选填选项前的字母）。

A . 交流电源 B . 毫米刻度尺 C . 天平及砝码 D . 秒表
（2）先接通打点计时器的电源，再释放重物，打出的某条纸带如图乙所示，O是纸带静止时打出的点，A、B、C是标出的3个计数点，测出它们到O点的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，其中有一个数值在记录时有误，是_____（选填选项前的字母）。

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$
（3）已知重锤的质量为m，当地重力加速度为g，两相邻计数点间的时间间隔为T。为了验证机械能守恒定律，需要将重锤动能的增加量 $\text{[math]}$ 与重锤重力势能的减少量______（选填选项前的字母）进行比较。

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$
（4）他们在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点O的距离h，计算对应各计数点的重物速度v，描绘出 $\text{[math]}$ 图像，如下图所示，正确的是_____（选填选项下的字母）。

A . B . C . D .

如图甲，实验装置可验证 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 组成的系统机械能守恒。 $\text{[math]}$ 从高处由静止开始下落， $\text{[math]}$ 上拖着纸带，打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙。已知打点计时器频率为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，若不计空气阻力，结果保留两位有效数字。则：

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（1）在纸带上打下的第5个点时， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
（2）在打点0～5过程中系统动能的增量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，系统势能的减少量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，由此得出的结论是（g取 $\text{[math]}$ ）
（3）若一同学作出 $\text{[math]}$ 图象（如图丙），可以计算当地重力加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

如图所示，是一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下：（重力加速度为g）

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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d；

c。将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离l；

D．释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间t；

E．用天平称出托盘和砝码的总质量m；

F.……

回答下列问题：

（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量是（用物理量符号表示）；
（2）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）；
（3）若该系统机械能守恒，以上测得的物理量应该满足的关系式是；
（4）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（填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减少量。

用如图甲实验装置验证m₁、m₂组成的系统机械能守恒。m₂从高处由静止开始下落，m₁上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出）。计数点间的距离如图乙所示，已知电源频牟为50Hz，m₁=50g、m₂=150g，g取9.8m/s² ，则

（1）在纸带上打下计数点5时的速度v=m/s；（计算结果保留两位有效数字）
（2）在打点0~5过程中系统动能的增加量 $\text{[math]}$ J，系统势能的减少量 $\text{[math]}$ J.根据实验结果，可得出在误差允许的范围内，系统机械能守恒；（计算结果保留两位有效数字）
（3）若某同学根据实验数据作出 $\text{[math]}$ 图象如图丙所示，v为m₂下落高度为h时的速度，则根据图像可求出当地的实际重力加速度g=m/s²。（计算结果保留两位有效数字）

某同学用如图所示装置做验证机械能守恒定律的实验。

（1）除了提供图中的器材，实验室还需要准备下列器材___________。

A . 游标卡尺 B . 秒表 C . 天平 D . 弹簧秤
（2）实验的主要步骤如下：其中不妥当的操作步骤是___________。（填写步骤序号）

A . 将导轨调至水平 B . 测出遮光条的宽度d C . 测出钩码质量m和带长方形遮光条的滑块总质量M D . 将滑块移至图示A位置，测出遮光条到光电门的距离L E . 释放滑块，然后开启气泵，读出遮光条通过光电门的挡光时间t
（3）在实验操作正确的前提下，滑块从A静止释放运动到光电门B的过程中，系统的重力势能减少量为，若系统符合机械能守恒定律，测得的物理量应满足的关系式为。（用（2）中给出的字母表示）
（4）若气垫导轨左端的滑轮调节过高，使得拉动物块的绳子与气垫轨道之间存在夹角，不考虑其它影响，滑块自A点由静止释放，则在滑块从A点运动至B点的过程中，滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能减小量的测量值（填“大于”“小于”或“等于”）动能增加量的测量值。
（5）该实验小组在研究中发现利用该装置可以测量带长方形遮光条滑块的总质量M。实验小组多次改变光电门的位置，且每次都将滑块从同一点A静止释放，测出相应的L与t值，完成实验后，某同学根据测量数据作出 $\text{[math]}$ 图像，测得直线的斜率为k，已知钩码的质量m，遮光条的宽度d，重力加速度g，则滑块总质量M的表达式为。（用题目给出的字母表示）

某兴趣小组的同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。他们将一根粗细忽略不计的轻杆水平固定在铁架台上，用两根等长轻绳共同将小球吊在轻杆上，两根，轻绳分别固定于 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 两点，在小球自然悬垂的位置上安装一个光电门（图中没有画出），光电门接通电源发出的光线与小球的球心在同一水平线上。实验时将小球拉至使其球心与轻杆处于同一水平面处，两轻绳刚好伸直，由静止释放小球，记录小球通过光电门的时间。

（1）该兴趣小组用游标卡尺测量小球的直径，由图乙可知小球的直径为d=mm。
（2）关于该实验，下列说法中正确的是____。

A . 固定小球的两根轻绳一定要互相垂直 B . 应选用密度较大的小球做实验 C . 必须用天平测出小球的质量 D . 若光电门发出的光线高于小球自然下垂的球心位置，经计算，小球重力势能的减少量一定大于动能的增加量
（3）如果测得小球自然下垂时球的上沿到轻杆的垂直距离为L，小球通过光电门的时间为t。若当地重力加速度为g、小球的直径为d，当实验所得数据满足关系式 $\text{[math]}$ 时，可以验证机械能是守恒的。

如图1所示为高中物理中的四个力学实验装置。

（1）关于这四个力学实验，下列说法正确的是（多选）。
A．实验操作时，四个实验均需先接通电源后释放纸带

B．实验操作时，四个实验均需物体靠近打点计时器处由静止释放

C．四个实验中的物体均做匀变速直线运动

D．数据处理时，四个实验均需计算物体的加速度
（2）某同学按图1（乙）装置做“探究加速度与力和质量关系”，在正确补偿阻力后，按实验原理打出了12条纸带。如图2（a）所示是根据其中一条纸带上的数据作出的 $\text{[math]}$ 图像。打该条纸带时，钩码的总质量（选填“满足”或“不满足”）远小于小车的质量。
（3）如图2（b）所示是某同学按图1（丁）装置做“验证机械能守恒”时打出的一条纸带，计时器接在频率为 $\text{[math]}$ 的交流电源上，从起始 $\text{[math]}$ 点开始，将此后连续打出的7个点依次标为A、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ …，已知重锤的质量为 $\text{[math]}$ ，当地的重力加速度 $\text{[math]}$ ，从打 $\text{[math]}$ 点到打 $\text{[math]}$ 点的过程，重锤重力势能的减少量为 $\text{[math]}$ ，重锤动能的增加量为 $\text{[math]}$ 。（该小题中的计算结果均保留2位有效数字）

某同学做“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，图乙为实验所得的一条纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s₀=19.00cm，点A、C间的距离为s₁=8.36cm，点C、E间的距离为s₂=9.88cm，测得重物的质量为m=1kg，所用交流电源的频率为50Hz，当地重力加速度为g=9.8m/s²回答下列问题：

（1）下列实验操作和数据处理正确的是____（填选项前的字母）。

A . 图中两限位孔必须在同一竖直线上 B . 实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直 C . 实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源 D . 数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置
（2）选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是J，打下C点时重物的速度大小是m/s。（结果保留三位有效数字）
（3）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____（填选项前的字母）。

A . 利用公式v=gt计算重物速度 B . 利用公式 $\text{[math]}$ 计算重物速度 C . 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D . 没有采用多次实验取平均值的方法

某实验小组利用如图甲所示装置，让重物带动纸带从静止开始自由下落验证机械能守恒定律。

（1）要完成此实验，除了图甲中所示的器材及导线和开关外，还必须选用下列器材中____（填字母标号）：

A . 秒表 B . 刻度尺 C . 天平 D . 砝码
（2）在某次实验中，质量为0.3 kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示。若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02 s，从起点O到打下点B的过程中，重力势能减少量 $\text{[math]}$ J，此过程中物体动能的增加量 $\text{[math]}$ J，（g取 $\text{[math]}$ ，结果均保留3位有效数字）；
（3）多次实验结果显示，重力势能的减少量稍大于动能的增加量，最可能的原因是____：

A . 利用公式 $\text{[math]}$ 计算重物速度 B . 利用公式 $\text{[math]}$ 计算重物速度 C . 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D . 没有采用多次实验取平均值的方法
（4）该小组同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出 $\text{[math]}$ 图像如图丙所示，请根据图像计算出当地的重力加速度g＝ $\text{[math]}$ 。（结果保留3位有效数字）

6.实验：探究功与速度变化的关系 知识点题库

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