验证机械能守恒定律知识点题库

在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知电磁打点计时器所用的电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s² ，测得所用的重物质量为1.00kg．实验中得到的一条点迹清晰的纸带（如图所示），把第一个点记为O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．

（1）根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于J，动能的增加量等于J（取三位有效数字）．
（2）根据以上数据，可知重物下落时的实际加速度a=m/s² ， ag（填“大于”或“小于”），原因是．

用如图甲所示的实验装置验证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。如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），所用电源的频率为50Hz，计数点间的距离如图所示。已知m₁=50g、m₂=150g，则：(结果均保留两位有效数字)

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（1）在纸带上打下计数点5时的速度v₅=m/s；
（2）在打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量∆E_k=J，
（3）系统重力势能的减少量∆E_p=J；(取当地的重力加速度g=10m/s²)
（4）若某同学作出 $\text{[math]}$ v²-h图象如图丙所示，则当地的重力加速度g=m/s²

用如图实验装置验证 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 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。下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个打下的点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ,则( $\text{[math]}$ ,所有结果均保留三位有效数字)

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（1）在纸带上打下计数点5时的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ;
（2）在打下计数点0--5的过程中系统动能的增量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ,系统势能的减少量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ,
（3）由此得出的结论是
（4）在本实验中,若某同学作出了v²/2--h的图像如图,则当地的重力加速度的测量值 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

如图甲所示的实验装置，可用来验证机械能守恒定律．在铁架台的顶端有一电磁铁，下方某位置固定一光电门，电磁铁通电后小铁球被吸起，此时小铁球距离光电门h，电磁铁断电后小铁球下落，小铁球经过光电门的时间为△t．已知当地重力加速度值为g．请回答下列问题

（1）用游标卡尺（20等分）测得小铁球的直径为d，如图乙所示，则该示数为cm；
（2）当满足关系式时小铁球的机械能守恒．
（3）为减小实验误差，下列措施可行的是（___________）

A . 选用直径稍小一些的小铁球 B . 选用直径稍大一些的小铁球 C . 适当增大小铁球与光电门距离h D . 适当减小小铁球与光电门距离h

某同学用图甲所示的装置完成了“验证机械能守恒定律”的实验

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（1）首先利用螺旋测微器测出了小球的直径，其示数如图乙所示，该示数为d=mm；
（2）将该小球由光电门1的正上方无初速度释放，先后通过光电门1、2，通过电脑显示的时间分别为 $\text{[math]}$ s、 $\text{[math]}$ s，由以上数据可知小球通过光电门2的速度为m/s（计算结果保留2位有效数字），如果换成直径较小的球，则实验误差将（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）该小组的同学测出两光电门之间的距离为h，重力加速度大小用g表示，若小球的机械能守恒，则需要验证的关系式为（用题中所给字母表示）。

图甲是用来验证机械能守恒定律的实验装置。图乙是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取B、F两点来验证实验，已知电火花打点计时器每隔0.02s打一个点。

请回答下列问题：

（1）根据纸带可以判断，实验时纸带的端是和重物相连接（选填“左”或“右”）；
（2）若X₁=6.40cm，则在纸带上打下计数点B时的速度V_B=m/s（计算结果保留三位有效数字）；
（3）若X₂数据也已测出，则为验证机械能是否守恒还需测出的物理量是。

利用图1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）除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是（____________）

A . 交流电源 B . 刻度尺 C . 天平(含砝码)
（3）实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图2所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点A,B,C,测得它们到起始点 O 的距离分别为h_A,h_B,h_C.已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔEp=-mgh_B ，动能变化量ΔE_k=（）.
（4）大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是（_____________）

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力阻力的影响 D . 没有采用多次实验取平均值的方法

某同学用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验：

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①下列关于实验的器材或操作的说法，正确的是；

A．为防止伤害，重物采用一塑料小球即可

B．计时器两限位孔要竖直正对，这样可以有效减小摩擦

C．实验中必须测量重物的质量

D．实验前，图中手提纸带的位置应该下移到紧挨着计时器

②该同学进行了正确的操作后从打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图所示。他选择了纸带上的第一个点作为起始点 $\text{[math]}$ ，再选取几个连续点 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ …，并测出点 $\text{[math]}$ 间的距离为 $\text{[math]}$ ，点 $\text{[math]}$ 间的距离为 $\text{[math]}$ 。若已知计时器所接电源的频率为 $\text{[math]}$ ，重物的质量为 $\text{[math]}$ ，则打 $\text{[math]}$ 点时，重物的动能为；

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③为减小误差，该同学想用图像法处理数据，为此他用正确的处理方法依次得出了 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ …各点的瞬时速度，测出了 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ …各点到 $\text{[math]}$ 点的距离 $\text{[math]}$ ，建立坐标系后，通过描点做出了图像，并通过证明图像的斜率是否等于 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 为当地重力加速度）来验证机械能是否守恒。他做出的图像是。

A．图片_x0020_100010 B．图片_x0020_100011

C．图片_x0020_100012 D．图片_x0020_100013

某同学在物理课上开展了“用落体法验证机械能守恒定律”的实验探究。

（1）下列属于机械能的有。（选填选项前的字母）

A . 动能 B . 重力势能 C . 弹性势能 D . 引力势能
（2）该同学的实验设计方案如图1所示，由于实验中打点计时器使用的交流电频率未知，为了确认电源的频率，该同学先按照正确的实验操作打出一条纸带如图2所示，测量得AB＝9.18cm，CD＝10.39cm，若实验中重物受到的所有平均阻力约为重力的1%，那么该电源的频率约为Hz．（保留到整数位）
（3）电源频率确认后，该同学再次实验，得到一条新的纸带如图所示，其中O点为起始点，每隔4个点取一个计数点。该同学使用量程为0～30cm的毫米刻度尺测量0点到其中五个计数点间的距离OA、OB、OC、OD、OE（单位：cm），请忽略一个明显错误的度量值，分别计算打B、D两点时重物的速度v_B＝m/s，v_D＝m/s。（均保留2位有效数字）
（4）在第（3）小问中，该同学联想到在必修一学过的知识：作自由落体运动的物体满足运动学公式v＝gt，该同学使用已调零的停表计时，通过这一公式计算每个点的速度。请指出：
①该同学的原理错误：。

②这一原理错误的原因：。

③这一原理错误可能造成的后果：。

某同学用如图所示的装置来验证机械能守恒定律．质量均为M的物体A、B通过细绳连在一起，物体B上放置质量为m的金属片C，在其正下方h处固定一个圆环，P₁、P₂是相距为d的两个光电门．释放后，系统由静止开始运动，当物体B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，数字计时器测出物体B通过P₁、P₂的时间为t．

（1）物体B刚穿过圆环后的速度v=；
（2）实验中验证下面_______（填正确选项的序号）等式成立，即可验证机械能守恒定律（把v当作已知量）；

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$
（3）本实验中的测量仪器除了图中器材和刻度尺、电源外，还需要．

某学习小组为验证机械能守恒定律，用力传慼器、轻绳、光滑定滑轮、小球和量角器设计了如下实验。（已知重力加速度为g）

⑴用不可伸长的绳子跨过两个定滑轮，绳子两端分别与小球和力传感器相连，力感器固定在地面上，通过传感器可测得绳子拉力；

⑵调节两定滑轮之间的距离，在小球静止时，记下右端绳子长度L及（写出相关量及字母符号）；

⑶如图所示，将小球拉到使绳与竖直方向成角θ时，静止释放，小球向下做圆周运动，为了求出小球在最低点A的速度，还需测量（写出相关量及字母符号），并求出小球在最低点A的速度为（用已知和测得字母的符号表示）；

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⑷将小球拉到不同θ角度，重复实验；

⑸试写出此验证机械能守恒的关系式（用已知和测得的字母符号表示）。

如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律。

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①已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需要的器材是（填字母代号）。

A．直流电源、天平及砝码 B．直流电源、毫米刻度尺

C．交流电源、天平及砝码 D．交流电源、毫米刻度尺

②实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某同学对实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，这些方案中合理的是：。

A．用刻度尺测出物体下落的高度h，由打点间隔数算出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度v

B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过 $\text{[math]}$ 计算出瞬时速度v

C．根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过计算得出高度h

D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v

③安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示。图中O点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点A、B、C、……作为计数点，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分別为h₁、h₂、h₃。已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从O点到F点的过程中，重锤重力势能的减少量△E_p=，动能的增加量△E_k=（用题中所给字母表示）。

④实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是。

A．该误差属于偶然误差

B．该误差属于系统误差

C．可以通过多次测量取平均值的方法来消除误差

D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差

⑤某同学在实验中发现重锤增加的动能略小于重锤减少的重力势能，于是深入研究阻力对本实验的影响。若重锤所受阻力为f。重锤质量为m，重力加速度为g。他测出各计数点到起始点的距离h，并计算出各计数点的速度v，用实验测得的数据绘制出v²﹣h图线，如图3所示，图像是一条直线，此直线斜率k=（用题中字母表示）。

在“验证机械能守恒定律”的实验中：

（1）供实验选择的重物有以下四个，应选择（____）

A . 质量为10g的砝码 B . 质量为200g的木球 C . 质量为50g的塑料球 D . 质量为200g的铁球
（2）下列叙述正确的是（____）

A . 实验中应用秒表测出重物下落的时间 B . 可用自由落体运动的规律计算重物的瞬时速度 C . 因为是通过比较 $\text{[math]}$ 和mgh是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物的质量 D . 释放重物前应手提纸带的上端，使纸带竖直通过限位孔
（3）质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04 s，那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量E_p＝ J，此过程中物体动能的增加量E_k＝J。（g取9.8 m/s² ，保留三位有效数字）

用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为m_A的钢球A用细线悬挂于O点，质量为m_B的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直线夹角为 $\text{[math]}$ ，A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到B球的平均落点，并测得落点到支柱N的水平距离为s。

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用上述的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量：P_A=。P_A＇=。P_B=。P_B＇^/=。

某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个位置安装光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，光线被遮光条遮挡时，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据输入计算机。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，计算机上形成如图乙所示的电压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）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （选填“大于”“等于”或“小于”）时，说明气垫导轨已调水平。
（2）用螺旋测微器测量遮光条的宽度d，测量结果如图丙所示，则mm。
（3）细线绕过气垫导轨左端的定滑轮，一端与滑块P相连，另一端与质量为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， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、m、g和d已知，已测出滑块的质量为M，两光电门间的距离为L。若上述物理量间满足关系式mgL=，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。

某课外活动小组使用如图所示的实验装置进行《验证机械能守恒定律》的实验，主要步骤：

A、用游标卡尺测量并记录小球直径d

B、将小球用细线悬于O点，用刻度尺测量并记录悬点O到球心的距离l

C、将小球拉离竖直位置由静止释放，同时测量并记录细线与竖直方向的夹角θ

D、小球摆到最低点经过光电门，光电计时器（图中未画出）自动记录小球通过光电门的时间Δt

E、改变小球释放位置重复C、D多次

F、分析数据，验证机械能守恒定律

请回答下列问题：

（1）步骤A中游标卡尺示数情况如下图所示，小球直径d=mm

（2）实验记录如下表，请将表中数据补充完整（表中v是小球经过光电门的速度

θ	10°	20°	30°	40°	50°	60°
cosθ	0.98	0.94	0.87	0.77	0.64	0.50
Δt/ms	18.0	9.0	6.0	4.6	3.7	3.1
v/ms^-1	0.54	1.09	①	2.13	2.65	3.16
v²/m²s^-2	0.30	1.19	②	4.54	7.02	9.99

（3）某同学为了作出v²- cosθ图像，根据记录表中的数据进行了部分描点，请补充完整并作出v²- cosθ图像.
（4）实验完成后，某同学找不到记录的悬点O到球心的距离l了，请你帮助计算出这个数据l=m （保留两位有效数字），已知当地重力加速度为9.8m/s² ．

用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上点迹间的距离进行测量，可验证机槭能守恒定律，已知当地重力加速度为g。

（1）除图中所示的装置之外，还必须使用的器材是____。

A . 直流电源（4V）、毫米刻度尺 B . 交流电源（4V）、天平（含砝码） C . 交流电源（220V）、天平（含砝码） D . 交流电源（220V）、毫米刻度尺
（2）如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的五个计数点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点B距起始点O的距离为x₀ ， B、C两点间的距离为x₁。C、D两点间的距离为x₂ ，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到打下C点时的重力势能减少量∆E_p =，动能增加量∆E_k=。
（3）某同学利用图中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E 、F、G点的距离h（其中F、G点为E点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v，绘制 $\text{[math]}$ 图像，如图所示，并求得图线的斜率k。若k等于或近似等于（用题目中所给字母表示）则可验证重锤下落过程机械能守恒。

利用图（a）装置做“验证机械能守恒定律”的实验。将重物从高处由静止释放，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是；
A．重物选用质量和密度较大的金属锤

B．两限位孔在同一竖直面内上下对正

C．利用公式 $\text{[math]}$ 来求解瞬时速度

D．重复实验时，重物必须从同一位置开始下落
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图（b）所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。已知当地重力加速度为g，打点计时器的电源频率f，重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物重力势能变化量的大小为，重物动能变化量的大小为。

某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律，-根细线一端系住钢球，另一端悬挂在铁架台上的O点，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条（质量不计）。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t由计时器测出，取 $\text{[math]}$ ，作为钢球经过A点时的速度，记录钢球释放时细线与竖直方向的夹角和计时器示数t，计算并比较钢球从释放点摆至A点过程中重力势能减少量∆E_p与动能增加量∆E_k ，从而验证机械能是否守恒。重力加速度为g。

（1）已知钢球质量为m，悬点O到钢球球心的距离为L，则 $\text{[math]}$ （用m、 $\text{[math]}$ 、L、g表示）
（2）改 $\text{[math]}$ 变值，得出多组 $\text{[math]}$ 与挡光时间t的实验数据，若机械能守恒，下列图像正确的是____。

A . B . C . D .
（3）下表为该同学的实验结果：
$\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ ）
4.89
9.79
14.69
19.59
29.38
$\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ ）
5.04
10.10
15.10
20.00
29.80
分析发现，表中的∆E_p与∆E_k之间存在差异，产生这种差异的原因是。

在“验证机被能守定律”实验中，用打点计时器打出两条纸带，分别截取其中一段如图甲和如图乙所示，图甲中选取连续打出的点为计数点，图乙中每隔一个点取一个计数点，计数点均以A、B、C、D、E标注，各计数点距离已在图上标出，单位为cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz。

（1）为完成此实验，下图所示实验器材中必须选取的是____（填器材代号）；

A . B . C . D .
（2）关于实验操作，下列说法正确的是____；

A . 实验时先释放纸带，后接通电源 B . 实验时可以不测量重锤的质量 C . 实验时手托重锤下落以防重锤晃动
（3）在图甲中打点计时器打C点时，重锤的速度大小为m/s（结果保留3位有效数字）；
（4）根据纸带信息，能验证机械能守恒的是____；

A . 图甲 B . 图乙 C . 图甲和图乙均可
（5）实验中发现重锤增加的动能略小于减少的重力势能，可能原因是____。

A . 重锤密度过大 B . 开始下落时重锤初速度不为零 C . 打点计时器的两个限位孔不在同一竖直线上

$\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ ）	4.89	9.79	14.69	19.59	29.38
$\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ ）	5.04	10.10	15.10	20.00	29.80

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