验证机械能守恒定律知识点题库

在做“验证机械能守恒定律”实验时，下列实验操作中正确合理的一项是（）

A . 先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源 B . 必须用秒表测出重锤下落的时间 C . 先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计时器的电源 D . 选取重物时，其质量适当大点，可以减小因阻力而产生的误差

在“验证机械能守恒定律”的实验中，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0.04s．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．由此可得到的结论是．（g=9.8m/s² ，保留三位有效数字）

在用落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图，其中O是起始点， A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中。（已知当地的重力加速度 $\text{[math]}$ ，重锤质量为 $\text{[math]}$ ，计算结果均保留 3位有效数字）

（1）图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是段的读数，应记作 $\text{[math]}$ ；
（2）甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度作为B点对应的即时速度v_B ，则求得该过程中重锤的动能增加量 $\text{[math]}$ = J，重力势能的减少量 $\text{[math]}$ J．这样验证的系统误差总是使 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （选填“>”、“<” 或“=”）；

（1）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，还必须选取的器材是图中的（填字母）
（2）实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，把第一个点记做O，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各点到O点的距离分别为62.40cm、70.20cm、78.00cm、85.80cm。已知重锤的质量为2.00kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s²。根据以上数据，可知重锤由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。（结果均取3位有效数字）

（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．

用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量、分析，即可验证机械能守恒定律．

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（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A . 按照图示的装置安装器件； B . 将打点计时器接到电源的“直流”上； C . 先释放纸带，再接通电源打出一条纸带； D . 测量纸带上某些点间的距离； E . 根据测量的结果，分别计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能．其中操作不当的步骤是：_______（填选项对应的字母）．
（2）正确操作后打出的纸带如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出AC的距离为s₁ ， CE的距离为s₂ ，打点的频率为f，根据这些条件，计算打C点时重锤下落的速率vc＝．
（3）实验中发现，重锤减小的重力势能大于重锤动能的增量，其主要原因是在重锤下落的过程中存在阻力作用（设阻力恒定），可以通过该实验装置测阻力的大小．若已知当地重力加速度为g，重锤的质量为m．试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落过程中受到的阻力大小F＝．

某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为t_A、t_B。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h，钢球直径为D，当地的重力加速度为g：

（1）用20分度的游标卡尺测量钢球的直径，如图乙所示，钢球直径D = cm；
（2）用所测的物理量符号表达出小球运动的加速度a =；
（3）要验证机械能守恒，只要比较____________；

A . $\text{[math]}$ 与gh是否相等 B . $\text{[math]}$ 与2gh是否相等 C . $\text{[math]}$ 与gh是否相等 D . $\text{[math]}$ 与2gh是否相等
（4）实际钢球通过光电门的平均速度（选填“大于”或“小于”）钢球球心通过光电门的瞬时速度，此误差（选填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小；
下列做法中，可以减小“验证机械能守恒定律”实验误差的是。

A．选用质量大体积小的球 B．减小小球下落初位置与光电门A高度差

C．适当增大两光电门高度差h D．改用10分度的游标卡尺测D的大小

某物理兴趣小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律，当地的重力加速度大小为g。

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（1）下列做法正确或者可减小实验误差的是___________（填字母序号）

A . 先松开纸带后接通电源 B . 用电火花计时器替代电磁打点计时器 C . 在铝锤和铁锤中，选择铝锤作为重锤 D . 计算物体的速度可以用公式 $\text{[math]}$ （其中h是重物下落的高度）
（2）在实验中，质量为m的重锤自由下落，带动纸带，纸带上打出的一系列点，如图乙所示，O是重锤刚下落时打下的点。已知打点计时器打点的频率为f，则从打点计时器打下O点到打下B点的过程中，重锤的重力势能的减少量为，动能的增加量为；若在实验误差允许的范围内满足等式，则机械能守恒定律得到验证；
（3）在图乙所示纸带上，某同学选取了多个计数点，并测出了各计数点到O点的距离h，算出打点计时器打下各计数点时重锤对应的速度大小v，以v²为纵轴，以h为横轴若图线为直线，且其斜率为，则可验证机械能守恒定律。

（1）某同学用图示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，下列说法中不正确的是________。

A . 不必要测量重锤质量 B . 选用重锤时，同样大小、形状的重锤应选重一点的 C . 打点计时器应用干电池供电 D . 实验时，当松开纸带让重锤下落的同时，立即接通电源
（2）若质量m=1.00kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列如下图所示的点，A为第一个点，B、C、D为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为0.04s，长度单位是cm，取g=9.80m/s² ，求：

打点计时器从打下起点A到打下点C的过程中，重锤重力势能减少量△E_p=J（保留三位有效数字），重锥动能增加量△E_k=J（保留三位有效数字），根据以上实验数据可以得出实验结论：。

某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示。

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（1）请指出实验装置中存在的明显错误：；
（2）进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应___________（选填“A”或“B”）。

A . 先接通电源，再释放纸带 B . 先释放纸带，再接通电源
（3）根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4……多个点如图乙所示（图中只显示了一部分点）。已测出1、2、3、4到打出的第一个点O的距离分别为h₁、h₂、h₃、h₄ ，打点计时器的打点周期为T。若代入所测数据能满足表达式gh₃=，则可验证重物下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量表示）。
（4）这位同学还利用图像法进行分析，以O点为起始点，测出各点下落距离h时的速度v，以 $\text{[math]}$ 为纵坐标、h为横坐标画出 $\text{[math]}$ -h图像，应是下图中的__________。

A . B . C . D .

某实验小组利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验：

（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 . 动能变化量和势能变化量 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、导线和开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是______。

A . 4-6V交流电源 B . 220V交流电源 C . 刻度尺 D . 天平（含砝码）
（3）实验中，打点计时器在纸带上打出一系列的点选取一条符合实验要求的纸带如图所示。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打一点，重物质量为m＝1kg，当地的重力加速度为g＝9.80m/s²。那么从O点到B点过程中，重物重力势能的变化量 $\text{[math]}$ ，动能的变化量 $\text{[math]}$ J（结果均保留3位有效数字）。

某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。

（1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？。
（2）测得遮光条的宽度d=0.50cm实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 $\text{[math]}$ ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为 $\text{[math]}$ 在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、和（文字说明并用相应的字母表示）。
（3）本实验通过验证关系式（用测量的物理量符号表示），得到在实验误差允许的范围内，从而验证了系统的机械能守恒。

某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。

（1）若实验时让质量为 $\text{[math]}$ 的重物从高处由静止开始下落，重物带着的纸带通过打点计时器打出一系列的点。选取一条理想的纸带， O 是打点计时器打的第一个点（静止点），A、 B 、 C 、D为相邻四个连续的计时点，各点到O点的距离如图乙所示。已知打点计时器使用的交流电频率为 $\text{[math]}$ ，重物的质量 $\text{[math]}$ ，当地的重力加速度 $\text{[math]}$ 。由这些数据可以计算出：重物下落到 $\text{[math]}$ 点时的动能为 J ；从开始下到落至 C 点的过程中，重物的重力势能减少了 J 。（计算结果保留3位有效数字）
（2）即使在实验操作规范，数据测量及数据处理很准确的前提下，该实验求得的重力势能减少量也一定略（选填“大于”或“小于”）动能增加量，这是实验存在系统误差的必然结果，该系统误差产生的主要原因是。

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。

（1）下列哪些操作或做法是必要的______（填序号）

A . 先接通电源后释放纸带 B . 重物的体积应尽可能大些 C . 必须要称出重物和夹子的质量 D . 将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住纸带，且让纸带保持竖直

（2）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（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点，测出A、B、C、D、E、F、G点到O点的距离h记录在表格中、已知打点计时器打点周期为T=0.02s。由此可计算出物体下落到各点时的瞬时速度v，其中D点的瞬时速度v_D=m/s（结果保留三位有效数字），并依据下表所给数据在给定的坐标纸上作出 $\text{[math]}$ 图像。

计数点	A	B	C	D	E	F	G
$\text{[math]}$	9.60	12.52	15.88	19.60	23.72	28.20	33.10
$\text{[math]}$	/	1.57	1.77		2.15	2.35	/
$\text{[math]}$	/	2.46	3.13		4.62	5.50	/

（3）已知当地重力加速度 $\text{[math]}$ ，根据画出的图像判断机械能是否守恒并说出判定的依据.
（4）若实验中阻力的存在不可忽略，验证时将发现物体重力势能的减少量将（选填“大于”、“等于”或“小于”）物体动能的增加量。

“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法。（ $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ）

（1）用公式 $\text{[math]}$ 时，对纸带上起点的要求是初速度为零，为达到此目的，所选择的纸带第1、2两点间距应接近 $\text{[math]}$ （打点计时器打点的时间间隔为 $\text{[math]}$ ）。
（2）若实验中所用重物质量 $\text{[math]}$ ，打点纸带如图甲所示，打点时间间隔为 $\text{[math]}$ ，则记录 $\text{[math]}$ 点时，重物速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，重物的动能 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，从开始下落至 $\text{[math]}$ 点，重物的重力势能减少量是 $\text{[math]}$ ，因此可得出的结论是。（计算结果保留3位有效数字）
（3）根据纸带算出相关各点的速度值，量出下落的距离，则以 $\text{[math]}$ 为纵轴，以 $\text{[math]}$ 为横轴画出的图线应是图乙中的___________。

A . B . C . D .

用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。

（1）关于图甲所示的“验证机械能守恒定律”实验中，以下说法正确的是________。

A . 必须要测出重锤的质量 B . 选用重锤时，质量和密度都较大的好 C . 进行实验时，应先松开悬挂纸带的夹子，释放纸带，再接通电源 D . 纸带上第1、2两点间距若不接近 $\text{[math]}$ ，则无论怎样处理实验数据，实验误差都会很大
（2）图乙是另一位同学在实验中得到的一条纸带。他选取了纸带上点迹清晰且间距较大的一段，把该段的第一个点记为 $\text{[math]}$ ，A、B、C、D、E各点距 $\text{[math]}$ 点的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，各相邻点的时间间隔为 $\text{[math]}$ ，当地重力加速度大小为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 点的速度表达式为 $\text{[math]}$ 。若 $\text{[math]}$ 点和 $\text{[math]}$ 点的速度 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为已知量，要验证重锤从 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 的过程中机械能是否守恒，则需满足关系式，重锤的机械能守恒。

用如图所示装置验证机械能守恒定律在已经调整为水平的气垫导轨上，将劲度系数为k的轻质弹簧右端固定在气垫导轨右端，弹簧左端与一质量为m的滑块接触而不固连。第1次向右推滑块压缩弹簧一段距离，并测出压缩量x₁ ，然后释放滑块，通过光电门测量并计算得出滑块通过光电门的速度为v₁；接下来重复以上实验操作，得到压缩量x和通过光电门的速度v的多组数据.已知弹簧的弹性势能 $\text{[math]}$ ，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长量或压缩量。

（1）在实验误差允许范围内若满足关系式，则可验证系统的机械能守恒定律；
（2）为了更直观地验证，某同学建立的直角坐标系应以v²为纵坐标，以为横坐标，得出图象为一条直线，当图象的斜率为时，同样可以验证机械能守恒定律。

如图所示为倾斜放置的气垫导轨，用来验证机械能守恒定律。已知滑块的质量为m，滑块上遮光条的宽度为d，重力加速度为g。现将滑块由静止释放，两个光电门G₁和G别记录了遮光条通过光电门的时间t₁和t₂ ，则滑块通过两个光电门过程中的动能变化ΔEk=，滑块通过两个光电门过程中重力势能的变化ΔEp=（可用图中所标符号）。若两者在实验误差允许范围内，满足（用m、d、g、t₁、t₂及图中所标符号表示）则滑块在下滑过程中机械能守恒。若实验中滑块以初速度v₀下滑，（选填“能”或“不能”）验证机械能守恒。

用如图实验装置验证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)，计数点间的距离已在图中标出．已知m₁＝50g、m₂＝150g，则(g取10m/s² ，结果保留两位有效数字)

（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A ．按照图示的装置安装器件
B ．将打点计时器接到直流电源上
C ．先释放m₂ ，再接通电源打出一条纸带
D ．测量纸带上某些点间的距离
E ．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能
其中操作不当的步骤是(填选项对应的字母)；
（2）在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE_k＝J，系统势能的减少量ΔE_p＝J，由此得出的结论是；

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。

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