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，选出一条纸带如图所示．其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通过50Hz的交流电源，用毫米刻度尺测得OA=11.13cm，OB=17.69cm，OC=25.9cm．

（1）这三个数据中，不符合有效数字要求的是，应该写成．
（2）在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点，重物的质量为1kg，根据以上数据可知，当打点计时器打到B点时，重物的重力势能比开始下落时减少了J，这时它的动能为J．（取g=9.80m/s² ，保留三位有效数字）

某同学利用图甲所示装置探究力对物体做的功与物体速度变化的关系，得到了下表的数据：

实验次数	1	2	3	4	5
橡皮筋条数	1	3	4	5	7
小车速度v/（m·s^－1）	0.71	1.23	1.42	1.58	1.71

（注：每条橡皮筋拉长的长度都一样）

（1）由表可得出定性结论：.
（2）设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W₀ ，大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度v的图象.（画在图乙中）
（3）根据以上的W-v图象对W与v的关系作出初步判断： .
（4）根据数据完成下表的空白部分：
实验次数
1
2
3
4
5
橡皮筋做功
W₀
v²/（m²·s^－2）
W与v的关系

在“验证机械能守恒定律”的实验中：

（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为________.

A . 打点计时器（包括纸带） B . 重物 C . 天平 D . 毫米刻度尺 E . 秒表 F . 运动小车
（2）打点计时器的安装放置要求为；开始打点计时的时候，应先，然后.
（3）实验中产生系统误差的原因主要是，使重物获得的动能往往.为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择.
（4）如果以 $\text{[math]}$ 为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的 $\text{[math]}$ －h图线是，该线的斜率等于.

在“验证机械能守恒定律”的实验中

（1）有下列器材可供选择：A.铁架台 B.打点计时器 C.复写纸 D.纸带 E.低压交流电源 F.天平 G.重锤 H.导线 I.开关
在上述器材中，缺少的测量器材是.
（2）关于这一实验，下列说法中正确的是___________.

A . 重锤应选用密度小的物体 B . 两个限位孔应在同一竖直线上 C . 释放纸带前，重锤应靠近带点计时器 D . 应先释放纸带，后接通电源
（3）若质量 $\text{[math]}$ 的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点如图所示， $\text{[math]}$ 为第一个点， $\text{[math]}$ 为相邻的点，相邻计数点的时间间隔为 $\text{[math]}$ ，长度单位是 $\text{[math]}$ ，取 $\text{[math]}$ ，求从点 $\text{[math]}$ 到打下计数点 $\text{[math]}$ 的过程中，物体重力势能的减少量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，动能的增加量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (结果均保留两位有效数字)

某学习小组利用如图1所示装置验证机械能守恒定律。

（1）实验中，应先通电还是先释放带?。
（2）如图2所示，a、b、c以及d、e、f分别是连续相邻的三个打点，C、d间还有些点图中未画出，用刻度尺分别测得a、c间距为x₁ ， d、f间距为x₂ ， b、 e间距为x₃。
已知打点计时器的打点周期为T ，当地重力加速度为g ，若重锤质量为m ，从b到e过程，重锤重力势能的减少量为 $\text{[math]}$ ，动能的增加量 $\text{[math]}$ 。

用如图甲所示的装置可验证机械能守恒定律。装置的主体是一个有刻度尺的立柱，其上装有可移动的铁夹A和光电门B.

主要实验步骤如下：

①用游标卡尺测量小球的直径d，如图乙所示；

②用细线将小球悬挂于铁架台上，小球处于静止状态；

③移动光电门B使之正对小球，固定光电门；

④在铁夹A上固定一指针（可记录小球释放点的位置）；

⑤把小球拉到偏离竖直方向一定的角度后由静止释放，读出小球释放点到最低点的高度差h和小球通过光电门的时间t；

⑥改变小球释放点的位置，重复步骤④⑤。

回答下列问题：

（1）由图乙可知，小球的直径d=cm；
（2）测得小球摆动过程中的最大速度为（用所测物理量的字母表示）；
（3）以t²为纵轴，以（填“h”或“1/h”）为横轴，若得到一条过原点的、且斜率大小k=（用所测物理量的字母和重力加速度g表示）的倾斜直线，即可验证小球在摆动过程中机械能守恒.

用如图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， $\text{[math]}$ 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。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 $\text{[math]}$ =38.40 cm、 $\text{[math]}$ =21.60 cm、 $\text{[math]}$ =26.40 cm、 $\text{[math]}$ =31.21 cm、 $\text{[math]}$ =36.02 cm所示。已知 $\text{[math]}$ =50 g、 $\text{[math]}$ =150 g，频率为50 Hz，则(g取9.8 m/s² ，所有计算结果保留三位有效数字)

（1）在纸带上打下计数点6时的速度 $\text{[math]}$ =m/s；
（2）在打点0～6过程中系统动能的增量 $\text{[math]}$ =J，系统势能的减少量 $\text{[math]}$ =J，由此得出的结论是；
（3）若某同学根据实验数据作出的 $\text{[math]}$ 图象如图，则当地的实际重力加速度g=m/s²。

图甲所示为实验小组的同学设计的验证机械能守恒定律的实验装置。伸长可忽略的细线一端固定于铁架台上O点，另一端系一小钢球。在O点正下方P点处固定一枚锋利的刀片，刀片的刀刃与悬线的摆动方向斜交，因而能将下摆的细线瞬间割断，使下摆的小球水平抛出。Q点为小球竖直悬挂时上端点的位置，O′点是O点在地面上的竖直投影点，S为小球落地点。实验时，将小球拉至与O点等高处由静止开始释放，然后进行相关测量后计算验证。完成以下填空：

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（1）用游标卡尺测量钢球直径如图乙所示，钢球直径d＝mm；
（2）测得细线O点到Q点的长度为l，O′Q间高度为h，O′S间距离为x。本实验所需验证的表达式为；
（3）本实验造成误差的原因众多，试任意说出一个除空气阻力外的其他原因：；
（4）有同学说，为减小空气阻力的影响，所选钢球应尽量小。对他的说法，请简要说出你的观点：。

小明同学采用如图1所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验．

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（1）除了图1装置中的器材之外，还必须从图2中选取实验器材，其名称是；
（2）指出图1装置中不合理的地方（一处）；
（3）小明同学得到了如图3的一条纸带，读出0、4两点间的距离为cm；
（4）已知打点计时器的电源频率为50 Hz，打下计数点5时纸带速度的大小为m/s（保留2位有效数字）．

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．

在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s² ，测得所用重物的质量为1.0kg。

（1）甲、乙两位个学生分别用同一装置打出两条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm和0.25cm，可看出其中肯定有一个学生在操作上出现了问题，出现的问题是（填甲或乙）。
（2）若按实验要求正确地选出纸带，如图所示（相邻计数点的时间间隔为0.02s），那么：从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量ΔE_p=，此过程中重物动能的增加量ΔE_k=。（结果保留两位小数）
（3）实验的结论是。
（4）若实验中所用电源的频率低于50Hz，实验结果将会受到什么影响？。

如图所示，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）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，如下图所示。纸带的端（选填“左”或“右”）与重物相连；
（2）上图中O点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点，为验证重物对应O点和F点机械能是否相等，应测量O、F两点间的距离h₁和两点间（图中纸带对应的点）的距离h₂ ，已知打点计时器打点周期为T，重力加速度为g，从O点到F点的过程中若满足表达式，说明重物下落过程机械能守恒（用本题所给物理量表示）；
（3）某同学在实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，于是深入研究阻力对本实验的影响。他测出各计数点到起始点O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如图所示的v²-h图线。已知当地的重力加速度g=9.80m/s² ，由图线求得重物下落时受到阻力与所受重力的百分比为%（保留三位有效数字）。

某实验小组利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。已知当地的重力加速度g＝9.80m/s² ，实验小组选出的一条纸带如图所示，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，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。

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（1）要验证重锤下落过程中符合机械能守恒，除了图示器材，以下实验器材不需要选取的有和。（填写字母代号）
A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．交流电源
（2）为减少实验误差，下落物体应选用（选填“50 g钩码”或“200 g重锤”）
（3）进一步测得题图中h₁=13.06cm，h₂=7.14cm，h₃=8.71cm，若重锤的质量为0.10kg，则打点计时器打B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了J，此时重锤的动能比开始下落时增加了J。（计算结果均保留3位有效数字）
（4）根据第(3)问中的测量结果可得出该实验的结论是：

在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m = 200 g的重物自由下落，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为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．已知打点计时器每隔T = 0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g = 9.8 m/s² ，那么

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（1）计算B点瞬时速度时，甲同学用 $\text{[math]}$ ，乙同学用 $\text{[math]}$ ．其中所选择方法正确的是(填甲或乙)同学．
（2）同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为m/s² ，从而计算出阻力f =N．
（3）若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的?．(填能或不能)

某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。将刻度尺固定在铁架台的横杆上（刻度尺的零刻度线在上端），光电门固定在刻度尺的下端刻度为x₂的位置，接通光电门的电源，让一个高度为d的圆柱形重锤从光电门正上方刻度为x₁的位置由静止释放，重锤下落并穿过光电门，重锤高度相对于重锤下降的距离可忽略。

（1）某次实验中，光电门测得重锤通过光电门时的遮光时间为△t，若重锤的质量用m表示，查得当地重力加速度为g₀。则重锤由静止释放至重锤下落并穿过光电门的过程中重锤动能增加量为，重锤重力势能减小量为。
（2）改变释放重锤时重锤与光电门间的距离x，多次进行实验，记录每次实验重锤通过光电门时的遮光时间为△t，该同学想用图象处理数据，为使所得图象为一条直线，应作下列_______图象。

A . x-△t B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$
（3）若（2）问中所得图象斜率为k，可得当地重力加速度g=。将此测量值与g₀比较，若偏差不大，亦可验证小球机械能守恒。
（4）本实验因下列原因产生的误差，属于系统误差的是_______。

A . 刻度尺读数误差 B . 因忽略重锤高度而产生的误差 C . 小球下落过程受空气阻力影响产生的误差

某同学利用图甲装置来做“验证机械能守恒定律”实验

（1）现有器材:打点计时器、学生电源、铁架台（包括铁夹）、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干和开关，其中此实验不需要使用的器材是。
（2）若实验中所用重锤的质量m=0.3kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，正确操作得到的纸带如图乙所示，O点对应重锤开始下落的时刻，另选连续的三个计时点A、B、C作为测量的点，图中的数据分别为计数点A、B、C到起始点O的距离，取重力加速度g=9.8m/s² ，则打点计时器在打B点时，重锤的速度大小是m/s，从初始位置O到打下计数点B的过程中，重锤的重力势能减少量为J（结果都保留两位有效数字）。
（3）在数据处理中，该同学发现物体重力势能的减少量△E_p总是大于物体动能的增加量△E_k ，主要原因是______（填选项前的字母）。

A . 选用的重锤质量过大 B . 没用天平称重锤质量 C . 打点计时器对纸带的阻力和空气对重锤的阻力

如图所示，两个质量各为m₁和m₂的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m₁＞m₂ ，现要利用此装置验证机械能守恒定律.

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（1）若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有_______；

A . 物块的质量m₁、m₂ B . 物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间 C . 绳子的长度及物块A下落的距离 D . 绳子的长度及物块B上升这段距离所用的时间
（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议,确实对提高准确程度有作用的是_______.

A . 绳的质量要轻： B . 在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好； C . 尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃； D . 两个物块的质量之差要尽可能小.

某同学设计了如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。左侧铁架台的横杆上固定有一个拉力传感器，将小球（可视为质点）用不可伸长的细线悬挂在传感器上。右侧有两个竖直杆固定在底座上，杆上分别装有可沿竖直杆移动的刻度尺和激光笔，激光笔水平放置。实验步骤如下：

①使小球自由静止在最低点 $\text{[math]}$ ，调整激光笔的高度，使水平细激光束与小球的底部保持相平，记录此时拉力传感器的示数T₀；

②调节刻度尺的高度，使零刻线与细激光束保持相平，并固定刻度尺；

③将激光笔上移，使水平细激光束经过细线的悬点O，读取刻度尺读数即为细线的长度L；

④将激光笔移动到与 $\text{[math]}$ 高度差为h（h≤L）的位置Q处（如图甲中所示），把小球拉至该处，并使小球的底部与水平细激光束保持相平。释放小球，读出小球下摆过程中拉力传感器最大示数T；

⑤改变激光笔的高度，重复步骤④；

⑥整理器材；

（1）若选取题中的T₀、L及步骤④中的一组数据h和T，进行验证机械能守恒定律，若传感器最大示数T满足T=（用T₀、L、h表示）时，则可验证小球从初始位置摆至 $\text{[math]}$ 点的过程中机械能守恒定律成立。
（2）该同学采用图像法处理数据。多次实验得出多组T和h的据数，在坐标纸上描点连线做出T-h图像如图乙所示。理论上图乙中的a和b数值满足a=b（填上合适的数字）关系时，则可验证小球下摆过程中机械能守恒定律成立。
（3）由于小球运动中受到空气阻力等因素影响，造成小球下摆过程中机械能会有损耗。若图乙中a=1.45N，b=0.5N，根据图乙可知，小球自h（h<L）处由静止释放，至下摆到最低点 $\text{[math]}$ 的过程中，损耗的机械能占初态机械能的%（取 $\text{[math]}$ 点为重力势能零势点）。

在利用如下图装置“验证机械能守恒定律”的实验中：

（1）下列器材中不必要的是____（只需填字母代号）。

A . 弹簧秤 B . 重物 C . 天平 D . 毫米刻度尺 E . 交流电源
（2）关于本实验，以下说法正确的是( )

A . 选择密度小体积很大的重物，有利于减小误差 B . 实验时手要提纸带的上端，并且先松开纸带后接通电源 C . 数据处理必须要选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带 D . 实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用
（3）在实验中，质量 $\text{[math]}$ 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0.02s。另选连续的A、B、C个点，经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为38.52cm、44.05cm、49.97cm，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 $\text{[math]}$ J，此过程中物体动能的增加量 $\text{[math]}$ J。由此得到的结论是。（取 $\text{[math]}$ ，保留三位有效数字）

某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，质量为 $\text{[math]}$ 的物块A和质量 $\text{[math]}$ 的物块B用轻质无弹性细绳连接并跨过光滑定滑轮，物块A上装有质量不计的遮光片，竖直标尺下端固定有光电门，实验开始时固定物块A。

（1）用螺旋测微器测量遮光片的宽度，如图乙所示，其读数为d=cm。
（2）从标尺上读得遮光片到光电门的距离为 $\text{[math]}$ 。让物块A由静止开始下落，测出遮光片经过光电门的时间 $\text{[math]}$ ，则系统的动能增加量为 $\text{[math]}$ =J，系统的重力势减少量为 $\text{[math]}$ =J，在误差允许的范围内，系统的机械能守恒。（重力加速度g取 $\text{[math]}$ ，结果保留三位有效数字）

实验次数	1	2	3	4	5
橡皮筋做功	W₀
v²/（m²·s^－2）
W与v的关系

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