验证机械能守恒定律知识点题库

用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验．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，如图乙所示．图中O点为起始点，对应重物的速度为零．选取纸带上连续打出的点A、B、C、…作为计数点，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h₁、h₂、h₃ ．已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T．实验中需要计算出从O点到F点的过程中，重物重力势能的减少量|△E_p|=，动能的增加量△E_k=．

某实验小组利用落体法验证机械能守恒定律，并利用光电门测速度．已测出小球直径为d，将该小球由光电门1的正上方无初速度释放，测得小球先后通过光电门1和光电门2所用时间为△t₁和△t₂ ，实验装置如图甲所示，请回答下列问题：

（1）小球通过两光电门的速度分别为v₁=，v₂=；（用测量的物理量符号表示）
（2）实验小组测得两光电门之间的距离为H，重力加速度用g表示，若小球的机械能守恒，则需要验证的关系式为．（结果用所测量的物理量符号表示）．

利用自由落体运动来验证机械能守恒定律的实验：

若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.8m/s² ，重物质量为mkg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中0为第一个点，A、B、C为另外3个连续点，根据图中数据可知，重物由0点运动到B点，重力势能减少量△E_P=J；动能增加量△E_k=J，产生误差的主要原因是．（图中长度单位：cm）

在“验证机械能守恒定律”的实验中采用重物自由下落的方法。

（1）某同学列举实验中用到的实验器材为：铁架台、打点计时器及复写纸片、纸带、低压交流电源、导线、重锤、天平等仪器。其中不必要的是。
（2）实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致试验结果mgh__ $\text{[math]}$ mv² （填>、=、<）
（3）如果以v²／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是下图中的，其斜率等于的数值。

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个点（图甲中未标出），计数点间的距离如图乙所示．已知m₁=50g、m₂=150g则（g取9.8m/s² ，结果保留两位有效数字）

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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=，由此得出的结论是
（3）若某同学作出 $\text{[math]}$ -h图象如图丙，则当地的实际重力加速度g=．

某实验小组用如图所示装置验证机械能守恒定律．

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（1）实验完毕后选出一条纸带如图所示，其中O点为重锤刚释放时打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，电源频率为f．用刻度尺测得OA＝S₁ ， OB＝S₂ ， OC＝S₃ ，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物的质量为m，重力加速度为g．甲同学根据以上数据算出：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；此时重物的动能比开始下落时增加了．(用题目所给的符号表示)
（2）乙同学又选取了多个计数点，并测出了各个计数点到第一个点O的距离h，算出各个计数点对应的速度v，以h为横坐标，以 $\text{[math]}$ 为纵坐标，画出的图线应该是下列图中的．

小妮同学利用如图甲所示的实验装置验证系统机械能守恒。A、B是两个质量均为m的相同小球，O为穿过轻杆的固定转轴，C为固定在支架上的光电门，初始时杆处于水平状态，重力加速度为g。实验步骤如下∶

⑴用游标卡尺测得小球B的直径d如图乙所示，则d=mm；

⑵用毫米刻度尺测得AO长为l， BO长为2l；

⑶由静止释放两小球，当小球B通过光电门时，测得光线被小球挡住的时间为 $\text{[math]}$ t，则在杆由水平转至竖直的过程中两小球组成的系统增加的动能 $\text{[math]}$ E_k=，减少的重力势能 $\text{[math]}$ E_p= （用m、g、l、d、 $\text{[math]}$ t表示）。

⑷若在误差允许的范围内 $\text{[math]}$ E_k= $\text{[math]}$ E_p ，则小球A、B组成的系统机械能守恒。

某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有220Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示。

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该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为，重物下落的加速度的大小为。
（2）已测得s₁=8.89cm，s₂=9.50cm，s₃=10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/s² ，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1％。由此推算出f为Hz。

在“利用自由落体运动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____（填字母代号）；

A . 重物 B . 纸带 C . 天平 D . 低压交流电源 E . 毫米刻度尺
（2）关于该实验，说法正确的是___；

A . 选择质量较小的重物，有利于减小误差 B . 选择点迹清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带 C . 实验时，先松开纸带、后接通电源 D . 实验有误差的主要原因是重物在下落过程中受到阻力作用
（3）某同学在该实验中得到了一条如图所示的一条纸带，图中O点为打点计时器打下的第一点，可以看做是重物运动的起始点，从后面某点起选取连续打下的三个点A、B、C。已知相邻两点之间的时间间隔为T，所用重物的质量为m，则从起点O到打下B点的过程中，重物动能的增加量ΔE_k=，重物重力势能的减小量ΔE_P=（重力加速度为g）；
实验纸带：
（4）通过计算，在数值上ΔE_PΔE_k（填“>”“=”或“<”），原因是重物在下落过程中，除重力做功之外还有；
（5）某同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以 $\text{[math]}$ 为纵轴画出了如图所示的图线。由于图线没有过原点，他又检查了几遍，发现测量和计算都没有出现问题，其原因可能是；乙同学测出该图线的斜率为k，如果不计一切阻力，则当地的重力加速度gk（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
（6）研究小组的同学们用如图所示的装置探究物体的加速度与力、质量的关系之后，对此实验又做了进一步的分析：在实验前通过垫块已经平衡了阻力，且砂和砂桶的总质量远小于小车和车上砝码的总质量，若将小车（含车上砝码）和砂（含砂桶）当成一个系统（包括地球），由静止释放小车后，系统机械能（填写“守恒”或“不守恒”）。

如图所示，已知当地的重力加速度为g，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，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验。

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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、铁架台和带夹子的重物，此外还必需要的器材是和；
A．天平及砝码 B．毫米刻度尺 C．直流电源 D．交流电源
（2）得到图所示的一条纸带。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。已知打点计时器打点的周期为T。打出B点时，重物的瞬时速度大小 $\text{[math]}$ ，从起始点下落的高度为。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量 $\text{[math]}$ ，动能变化量 $\text{[math]}$ 。

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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用如图1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， $\text{[math]}$ 上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，经过数据分析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；打点计时器接 $\text{[math]}$ 的交流电源。已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，则

（1）在计数点0~5点过程中系统动能的增量 $\text{[math]}$ J，系统势能的减少量 $\text{[math]}$ J（计算时 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ）。（结果保留两位有效数字）
（2）若某同学作出 $\text{[math]}$ 图像如图3，则当地的重力加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（结果保留两位有效数字）

利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（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 . 精确测量出重物的质量 D . 用手托稳重物，释放重物后接通电源
（2）在实验中赵同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图2所示。纸带上的第一个点记为 $\text{[math]}$ ，另选连续的三个点 $\text{[math]}$ 进行测量，图中给出了这三个点到 $\text{[math]}$ 点的距离 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的值，已知重物质量 $\text{[math]}$ ，重力加速度 $\text{[math]}$ ，打点计时器所用电源的频率为 $\text{[math]}$ ，则打 $\text{[math]}$ 点时重物速度的大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；重物下落 $\text{[math]}$ 的过程中重力势能的减少量 $\text{[math]}$ J。（结果保留2位小数）
（3）若李同学的实验结果显示，重力势能的减少量小于动能的增加量，其原因可能是：____________

A . 重物下落时受到的阻力过大 B . 在计算中将 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ C . 重物的质量测量错误 D . 交流电源的频率小于 $\text{[math]}$
（4）张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 $\text{[math]}$ ，依据 $\text{[math]}$ 计算出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。请你回答张同学的判断依据是否正确？（填“正确”或“不正确”）

学习小组利用如图1所示装置验证机械能守恒定律。两个质量分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的重物甲和重物乙，分别系在一条跨过定滑轮的轻绳两端，且 $\text{[math]}$ 。打点计时器接在频率为 $\text{[math]}$ 的交流电源上，从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图2所示，选取纸带上打出的连续 $\text{[math]}$ 个点 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，测出 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 三点到起始点 $\text{[math]}$ 的距离分别为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，已知当地重力加速度为 $\text{[math]}$ ，则

（1） A、C两点的时间间隔 $\text{[math]}$ ；
（2）打下 $\text{[math]}$ 点时重物的瞬时速度大小 $\text{[math]}$ ；
（3）从起始点O到打下B点的过程中，重物甲、乙组成的系统重力势能的减少量 $\text{[math]}$ ，系统动能的增加量 $\text{[math]}$ 。（用已知物理量符号表示）

在验证机械能守恒定律实验中，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。对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。

（1）如图甲所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测量出点A距起始点O的距离为 $\text{[math]}$ ，A、C间的距离为 $\text{[math]}$ ，C、E间的距离为 $\text{[math]}$ 。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下落OC距离时重力势能减少量 $\text{[math]}$ ，动能增加量 $\text{[math]}$ 。在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是。
（2）某同学利用图甲中纸带，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和 $\text{[math]}$ ，绘制 $\text{[math]}$ 图像，如图乙所示，并求得图线的纵轴截距b和斜率k。如果重锤下落过程中机械能守恒，则 $\text{[math]}$ 。

某实验小组利用如图所示装置验证小铁球在竖直平面内摆动过程中机械能守恒。不可伸长的轻绳一端系于铁架台的固定悬点处，另一端系一小铁球，小铁球下端粘有一段粗细均匀的小木棍，悬点的正下方装有光电门，当小球摆至悬点正下方时，小木棍刚好通过光电门。已知当地的重力加速度为 $\text{[math]}$ 。

⑴先用刻度尺测出悬线的长度为 $\text{[math]}$ ，再用游标卡尺测量小铁球的直径 $\text{[math]}$ 和小木棍的直径 $\text{[math]}$ ，其中测量小铁球的直径 $\text{[math]}$ 时，游标卡尺读数如图乙所示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

⑵将小铁球拉至悬线与竖直方向成 $\text{[math]}$ 角的位置，随后由静止释放，记录小木棍通过光电门的时间 $\text{[math]}$ ﹔

⑶改变悬线与竖直方向的夹角再做几次，分别记录小木棍通过光电门的时间；

⑷根据记录的数据，作出悬线与竖直方向夹角的余弦值与小木棍通过光电门的时间平方的倒数“ $\text{[math]}$ ”的关系图像。若所作图像为一倾斜直线，且图像的斜率 $\text{[math]}$ ，（用题中所给物理量的符号表示）则说明小铁球在竖直平面内摆动过程中机械能守恒，该图像对应的函数关系为。

某实验小组利用如图装置进行“验证机械能守恒定律”的实验。

（1）下列说法正确的是___________

A . 实验中，应该先释放重物再接通打点计时器电源 B . 实验中可以不测重物的质量 C . 应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力 D . 应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动
（2）若甲同学按实验要求，规范操作，选出合适的纸带进行测量，量得连续三个计数点A、B、C到第一个点 $\text{[math]}$ 的距离如图所示（相邻两点时间间隔为 $\text{[math]}$ ）， $\text{[math]}$ 为打点计时器打出的第一个点。当地重力加速度 $\text{[math]}$ ，重物质量为 $\text{[math]}$ ，那么打下点 $\text{[math]}$ 时重物的动能为 $\text{[math]}$ ，从 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 的过程中重力势能的减少量为 $\text{[math]}$ 。（计算结果均保留三位有效数字）
（3）乙同学用 $\text{[math]}$ 计算出打下点 $\text{[math]}$ 时重物的速度，并进一步计算出打下点 $\text{[math]}$ 时重物的动能，恰好与重力势能的减少量相等，于是该同学得出结论“重物下落过程中机械能守恒”，试问该同学的做法是否合理？。（选填“合理”或“不合理”）
（4）在实验中，丙同学根据自己实验测得的数据，通过计算发现，重物在下落过程中，重物动能的增加量略大于重力势能的减少量。若实验测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是___________

A . 重物的质量偏大 B . 交流电源的电压偏高 C . 交流电源的频率小于 $\text{[math]}$ D . 重物下落时受到的阻力过大

用图甲所示的装置验证机械能守恒定律时，将打点计时器固定在铁架台上，让重物带动纸带由静止开始下落。

（1）关于本实验，下列说法正确的是____（填字母代号）。

A . 应选择质量大、体积小的重物进行实验 B . 释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态 C . 实验时应先释放纸带，后接通电源 D . 本实验所需要的仪器还有毫米刻度尺和秒表
（2）实验中已知重物（连同夹子）的总质量为1.00kg，在纸带上选取三个连续的点A、B、C，其中O为重物开始下落时记录的点，各点到O点的距离如图乙所示。已知计时器每隔0.02s打一个点，取 $\text{[math]}$ 。
从打下点O到打下点B的过程中，重物（连同夹子）重力势能的减小量为 $\text{[math]}$ J；动能的增加量为 $\text{[math]}$ J。（计算结果保留三位有数数字）
（3）由于 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，故可认为在误差允许的范围内机械能守恒。

如图所示为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置，主要实验步骤如下：

A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平；

B．在导轨上间隔一定距离设置两个光电门1和2；

C．用天平测出滑块和遮光条的总质量m；

D．在导轨的单脚螺丝下垫上一定厚度的垫片，让滑块从最高处由静止开始下滑，用数字计时器测出滑块经过光电门1和2时，遮光条的遮光时间 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ；

E．取下垫片，测量所用垫片的厚度h和遮光条的宽度d、

F．用钢卷尺测量单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离L以及两光电门间的距离s。

（1）为验证机械能守恒定律，是否需要平衡摩擦力？（填“是”或“否”）
（2）滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，动能的增加量 $\text{[math]}$ ，重力势能减少量为 $\text{[math]}$ 。
（3）多次实验中发现，动能的增加量总是略大于重力势能的减少量，其原因可能是____。

A . 质量m的测量值偏大 B . 遮光条宽度d测量值偏大 C . 导轨没有调至水平

为了验证机械能守恒定律，同学们设计了如下的实验：

（1）用螺旋测微器测出挡光片的宽度 $\text{[math]}$ ，测量结果如图甲所示，则 $\text{[math]}$ mm；
（2）不计挡光片的质量，所用钩码的质量相同，如图乙所示，由静止释放钩码 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，实验测得，释放钩码时挡光片距光电门的距离为 $\text{[math]}$ ，挡光片遮光的时间为 $\text{[math]}$ 。若系统机械能守恒，则需要验证： $\text{[math]}$ （用物理量字母表示，已知当地的重力加速度为 $\text{[math]}$ ）；
（3）以下建议中能对减小该实验误差有作用的是____

A . 绳子越长越好 B . 使用质量小且结实的绳子 C . 尽量保证重物只沿竖直方向运动，不要摇晃

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