6.实验：探究功与速度变化的关系知识点题库

“验证机械能守恒定律”的实验装置如图1所示，采用重物自由下落的方法：

（1）实验中，下面哪种测量工具是必需的．

A . 天平 B . 直流电源 C . 刻度尺 D . 秒表
（2）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s² ，所用重物的质量为200g，实验中选取一条符合实验要求的纸带如图2所示，0为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．
计算B点瞬时速度时，甲同学用v $\text{[math]}$ =2gx_OB ，乙同学用vB= $\text{[math]}$ ，其中所选方法正确的是（选填“甲”或“乙”）同学；根据以上数据，可知重物由O运动到B点时动能的增加量等于 J，重力势能减少量等于 J（计算结果均保留3位有效数字）
（3）实验中，发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是．

利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．

（1）
用游标卡尺测量遮光条的宽度b，结果如图2所示，由此读出b=mm；
（2）滑块通过B点的瞬时速度可表示为；
（3）某次实验测得倾角θ=30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△E_k=，系统的重力势能减少量可表示为△Ep=，在误差允许的范围内，若△E_k=△E_p则可认为系统的机械能守恒；
（4）
在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v²﹣d图象如图3所示，并测得M=m，则重力加速度g=m/s² ．

用如图1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定律．图2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2所示．已知m₁=50g、m₂=150g，则（g取10m/s² ，结果保留两位有效数字）

（1）在纸带上打下记数点5时的速度v=m/s；
（2）在打点0～5过程中系统动能的增量△E_K=J，系统势能的减少量△E_P=J，由此得出的结论是；
（3）若某同学作出 $\text{[math]}$ v²﹣h图象如图3，则当地的实际重力加速度g=m/s² ．

在“验证机械能守恒定律”的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致实验结果（）

A . mgh＞ $\text{[math]}$ B . mgh＜ $\text{[math]}$ C . mgh= $\text{[math]}$ D . 以上均有可能

在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，

（1）下列器材中不必要的一项是____（只需填字母代号）．

A . 重物 B . 纸带 C . 天平 D . 50Hz低压交流电源 E . 毫米刻度尺
（2）关于本实验的误差，下列说法正确的是____

A . 必须选择质量较小的重物，以便减小误差 B . 必须选择点迹清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，以便减小误差 C . 必须先松开纸带后接通电源，以便减小误差 D . 本实验应选用密度大体积小的重物，以便减小误差
（3）在该实验中，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示．O是重锤刚下落时打下的点，相邻记数点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g=9.8m/s² ．则从点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能的减小量△E_P=J，动能的增加量△E_K=J（两空均保留3位有效数字）．由此你得到的结论是。

如图所示的实验装置可以用来探究动能定理，长木板倾斜放置，小车（装有挡光片）放在长木板上，长木板旁放置两个距离为L的光电门A和B，质量为m的重物通过滑轮与小车相连，调整长木板的倾角，使得小车恰好在细绳的拉力作用下处于平衡状态，某时刻剪断细绳，小车加速运动，测得挡光片通过光电门A的时间为△t₁ ，通过光电门B的时间为△t₂ ，挡光片的宽度为d，小车的质量为M，重力加速度为g，不计小车运动中所受的摩擦阻力.小车加速运动时受到的合力F＝；小车经过光电门A、B的瞬时速度v_A＝、v_B＝，如果关系式在误差允许的范围内成立，即验证了动能定理.

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某同学做“验证机械能守恒定律”实验如图所示，采用重物自由下落的方法：

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（1）实验中，下面哪些测量工具是必需的？______；

A . 天平 B . 直流电源 C . 刻度尺 D . 秒表
（2）实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s² ，所用重物的质量为 $\text{[math]}$ ，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，把第一点记作0，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D到0点的距离分别为62.99cm，70.18cm，77.76cm，85.73cm，根据以上的数据，可知重物由0点运动到C点时，动能的增加量等于7.57J，重力势能的减小量等于J，动能的增加量重力势能的减小量（填“＞”、“＝”或“＜”）（计算结果保留三位有效数字），该同学的实验结果能否验证机械能守恒定律。（填“能”或“不能 ”）

在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示 $\text{[math]}$ 其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为 $\text{[math]}$ 该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中 $\text{[math]}$ 单位： $\text{[math]}$ ．

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（1）这五个数据中不符合有效数字读数要求的是 $\text{[math]}$ 选填“A”“B”“C”“D”或“E” $\text{[math]}$ 点读数．
（2）若O点到某计数点距离用h表示，重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速度为v，则实验中要验证的等式为．
（3）若重锤质量 $\text{[math]}$ ，重力加速度 $\text{[math]}$ ，由图中给出的数据，可得出从O到打下D点，D点对应的物体的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；重锤重力势能的减少量为J，而动能的增加量为J $\text{[math]}$ 均保留3位有效数字 $\text{[math]}$
（4）实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是________________________

A . 重物的质量过大 B . 重物的体积过小 C . 使用的直流电源 D . 重物及纸带在下落时受到阻力．

某实验小组用图甲所示装置研究系统在金属轨道上运动过程中机械能是否守恒：将一端带有滑轮的长金属轨道水平放置，重物通过细绳水平牵引小车沿轨道运动，利用打点计时器和纸带记录小车的运动．

（1）本实验中小车质量（填“需要”、“不需要”）远大于重物质量；
（2）将小车靠近打点计时器，将穿好的纸带拉直，接通电源，释放小车. 图乙是打出的一条清晰纸带， O点是打下的第一个点，1、2、3、4、5是连续的计数点，O点和计数点1之间还有多个点（图中未画出），相邻计数点间的时间间隔为0.02s．在打计数点4时小车的速度v=m/s（保留三位有效数字）．若已知重物的质量为m，小车的质量为M，则从点O到点4的过程中，系统减少的重力势能为，增加的动能为（g取9.8m/s² ，数字保留两位小数）.

用如图甲实验装置验证机械能守恒定律，质量分别为m₁、m₂的物体组成的系统，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定律。如图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（图乙中未标出），各计数点到0点距离如图乙所示。交变电流的频率f，重力加速度g，（不计滑轮和绳子的质量，用所给物理量表示）则

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（1）在纸带上打下记数点5时的速度v=；
（2）在打点0～5过程中系统动能的增量△E_k =，系统势能的减少量△E_P=。
（3）实际实验中由于阻力作用通常会有△E_k△E_p（填写“=”、“<”、“>”）。

利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验.

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（1）为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的（_________）

A . 动能变化量与势能变化量 B . 速度变化量和势能变化量 C . 速度变化量和高度变化量
（2）在实验中,已知重物质量 $\text{[math]}$ ,在纸带上打出一系列的点,如图所示(打点间隔为 $\text{[math]}$ ), $\text{[math]}$ ,纸带上所标数据单位 $\text{[math]}$ ,其中 $\text{[math]}$ 点与下一点之间距离为 $\text{[math]}$ ,那么从打 $\text{[math]}$ 点到打 $\text{[math]}$ 点的过程中：

①重物的重力势能变化量 $\text{[math]}$ ,动能变化量 $\text{[math]}$ (结果保留两位有效数字)

②有一位学生的实验结果显示,重力势能的减少量小于动能的增加量,原因是:

A．重物下落时受到的阻力过大

B．在计算中误将 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$

C．重物的质量测量错误

D．交流电源的频率小于 $\text{[math]}$
（3）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点 $\text{[math]}$ 的距离 $\text{[math]}$ ,计算对应计数点的重物速度 $\text{[math]}$ ,描绘 $\text{[math]}$ 图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确

某实验小组利用图所示装置验证机械能守恒定律. 实验中先接通电磁打点计时器的低压交流电源，然后释放纸带. 打出的纸带如图所示，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x₀ ，点A、C间的距离为x₁ ，点C、E间的距离为x₂. 已知重物的质量为m，交流电的频率为f，从释放纸带到打出点C：

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重物减少的重力势能ΔE_p＝，增加的动能为ΔE_k＝. 若算得的ΔE_p和ΔE_k值很接近，则说明：.

某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像。

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（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）至于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 $\text{[math]}$ t₁ $\text{[math]}$ t₂(选填“大于”、“等于”或“小于”)时，说明气垫导轨已调水平。
（2）用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=mm。
（3）滑块P用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，若 $\text{[math]}$ t₁、 $\text{[math]}$ t₂、m、g和d已知，若已测出滑块质量M ，两光电门间距离L。上述物理量间满足关系式，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒。

某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz电源的打点计时器打下的纸带如图3所示（图中的数据为从起始点O到该点的距离），重力加速度取9.8m/s² ，若重锤质量为1kg。则打点计时器每隔s打次点，在打B点时，重锤的速度v_B=m/s，重锤的动能E_kB=J，从开始下落到打B点时，重锤的势能减少量是J。（保留2位有效数字）

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如图甲是“验证机械能守恒定律”的实验装置图：

（1）对于本实验，以下不必要的两个步骤是___________

A . 用天平测出重物和夹子的质量 B . 把打点计时器用铁夹固定在放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内 C . 把打点计时器接在交流电源上，电源开关处于断开状态 D . 将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，让重物靠近打点计时器，处于静止状态 E . 接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带，再断开电源 F . 用秒表测出重物下落的时间 G . 更换纸带，重新进行实验
（2）某同学正确操作后，选出的纸带如图乙所示，已知重物质量为 $\text{[math]}$ ，交流电源的频率是 $\text{[math]}$ 。
①打 $\text{[math]}$ 点时重锤下落的速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

②重锤从开始下落到打点 $\text{[math]}$ 时，重力势能减少量是 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （实验场地重力加速度 $\text{[math]}$ ），动能增加量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；（结果保留两位有效数字）

③这次实验的相对误差 $\text{[math]}$ %；（结果保留三位有效数字）

④实验结论：在误差允许的范围内，重物机械能守恒。

小王想测量家中自己锻炼用的两个不同沙袋的质量，但没有直接测量质量的工具，于是他利用家中已有的如下器材进行测量：悬挂沙袋的轻质细绳、大小和质量均不计的光滑定滑轮、一套总质量为 $\text{[math]}$ （各方块的质量已知）的玩具方块、毫米刻度尺、带有秒表软件的手机。请完成下列步骤。

⑴如图所示，两沙袋用轻绳跨过定滑轮连接安装好，设右边沙袋A的质量为 $\text{[math]}$ 、左边沙袋B的质量为 $\text{[math]}$ 。

⑵取出质量为m的玩具方块放入A中，剩余玩具方块都放入B中，放手后发现A下降、B上升。

⑶用毫米刻度尺测出A从静止下降的距离 $\text{[math]}$ ，用手机中的秒表软件测出A下降距离 $\text{[math]}$ 所用的时间 $\text{[math]}$ ，则A下降的加速度大小 $\text{[math]}$ （用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 表示）。

⑷从B中取出部分玩具方块放入A中，以改变m，测量相应的加速度大小 $\text{[math]}$ ，得到多组m及 $\text{[math]}$ 的数据，利用图像处理数据。为使图像直观，应作出 $\text{[math]}$ 随（选填“m”或“ $\text{[math]}$ ”）变化的关系图线。

⑸若图线的斜率 $\text{[math]}$ ，图线在纵轴上的截距 $\text{[math]}$ ，取重力加速度大小 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

如图所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。

（1）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s²。在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量 $\text{[math]}$ J；重物的动能增加量 $\text{[math]}$ J(结果均保留三位有效数字)。
（2）实验中动能的增加量应略小于重力势能的减少量，主要原因是____

A . 重物下落的实际距离大于测量值 B . 重物下落的实际距离小于测量值 C . 重物下落受到阻力 D . 重物的实际末速度大于计算值

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，

（1）学生在操作实验过程中有下列四种情况，其中正确操作的是。
（2）质量m=2.00kg的重物自由下落，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，0为第一个点，A、B、C…为从合适位置开始选取的连续点。已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=9.80/s² ，则：纸带打下E点时的速度v_E=m/s（结果保留3位有效数字）.
（3）从B点到E点，重物重力势能减少量△E_p=J，动能增加量△E_k=J；（以上两空均保留3位有效数字）
（4）上问中，重物重力势能减少量大于动能增加量，发生此误差的原因是存在阻力，则重物在下落过程中所受阻力的大小约为N（结果保留2位有效数字）.

如图甲所示的装置为“验证机械能守恒定律”的实验装置。

（1）为完成此实验，除了图中所示的实验器材，还必须的器材有____；

A . 刻度尺 B . 秒表 C . 天平 D . 交流电源
（2）实验中，某实验小组得到如图乙所示的一条理想纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起点O的距离分别为x_A、x_B、x_C。已知当地重力加速度为g，电火花计时器打点的周期为T，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 $\text{[math]}$ ，动能增加量 $\text{[math]}$ 。

某同学设计出如图所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让一直径为d的小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电门计时器记录下落小球通过光电门时间t，当地的重力加速度为g。

（1）用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d=mm。小球通过光电门时的瞬时速度v=（用题中所给的物理量表示）。
（2）调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出 $\text{[math]}$ 随H的变化图像如图所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线斜率k₀= 。
（3）在实验中根据数据实际绘出 $\text{[math]}$ H图像的直线斜率为k（k＜k₀），则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值 $\text{[math]}$ （用k、k₀表示）。

6.实验：探究功与速度变化的关系 知识点题库

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