高中物理人教版（2019）必修二8.5实验：机械能守恒定律

高中物理人教版（2019）必修二8.5实验：机械能守恒定律
教材版本：物理
试卷分类：物理高一下学期
试卷大小：1.0 MB
文件类型：.doc 或 .pdf 或 .zip
发布时间：2024-05-01
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以下为试卷部分试题预览

1. 综合题

在“利用自由落体运动”来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需的，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）实验中由于系统误差的原因,会使重物获得的动能往往它所减少的重力势能。( 填“大于”、“等于”或“小于”)
（3）如果以 $\text{[math]}$ 为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的 $\text{[math]}$ 图线是,该线的斜率等于。

2. 填空题

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

$\text{[math]}$ 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，接通电源后，撒手释放重物

$\text{[math]}$ 某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有．

A.OA、AD和EG的长度

B、OC、BC和CD的长度

C.BD、CF和EG的长度

D、AC、BD和EG的长度

3. 实验探究题

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20Hz、30 Hz和40 Hz，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 $\text{[math]}$ ，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 $\text{[math]}$ 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，打出C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 $\text{[math]}$ =8.89cm， $\text{[math]}$ =9.5.cm， $\text{[math]}$ =10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/ $\text{[math]}$ ，试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 $\text{[math]}$ 为 Hz．

4. 实验探究题

利用如图所示的装置可验证机械能守恒定律：用轻质细绳的一端与一个质量为m（已知）的小球相连，另一端系在力传感器的挂钩上，整个装置位于竖直面内，将细绳拉离竖直方向一定角度，将小球由静止释放，与传感器相连的计算机记录的绳的拉力F随时间t变化的图线如图所示，读出图中A点的值为F₁ ，图中B点的值为F₂。

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（1）要利用小球从A到B的运动过程验证机械能守恒定律只需要再测量一个量的数值，这个量是；
（2）小球从A到B的过程中，重力势能改变量的大小为；动能改变量的大小为（请用“F₁”、“F₂”、重力加速度g及第（1）问中需要再测量的那个量的符号表示）。

5. 实验探究题

用如图甲所示，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，每相邻两个计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示。已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，则：（g取10m/s² ，结果保留两位有效数字）

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（1）在纸带上打下计数点5时的速度 $\text{[math]}$ m/s；
（2）在打点0~5过程中系统动能的增加量 $\text{[math]}$ J，系统势能的减少量 $\text{[math]}$ J，由此得出的结论是：；
（3）若某同学作出的 $\text{[math]}$ －h图象如图丙所示，则当地的实际重力加速度 $\text{[math]}$ m/s²。

6. 实验探究题

在“验证机械能守恒定律”实验中，

（1）下图是部分实验器材，需在图中选用的器材是
（2）实验中需要直接测量的物理量是____（填字母）．

A . 重力加速度 B . 重物下落的高度 C . 重物下落的瞬时速度
（3）某同学的实验结果显示重物的动能变化量略大于重力势能变化量，出现这一问题的原因可能是____（填字母）

A . 重物的质量测量错误 B . 纸带的数据测量错误 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

7. 实验探究题

利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示．

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（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平．

②用游标卡尺测量挡光条的宽度l＝9.30 mm.

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x＝cm.

④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.

⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt₁和Δt₂.

⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量m₀ ，再称出托盘和砝码的总质量m.
（2）用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v₁＝和v₂＝．

②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为E_k1＝和E_k2＝．

③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔE_p＝(重力加速度为g)．
（3）如果ΔE_p＝，则可认为验证了机械能守恒定律．

8. 实验探究题

小华利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。

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（1）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）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，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。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打Ｏ点打B点的过程中，重物的重力势能减少量 $\text{[math]}$ =，动能增加量 $\text{[math]}$ =；
（3）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，可能的原因是。

9. 实验探究题

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 . 速度变化量与势能变化量 C . 速度变化量与高度变化量
（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，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，测得它们到起始点 $\text{[math]}$ 的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。已知当地重力加速度为 $\text{[math]}$ ，打点计时器打点的周期为 $\text{[math]}$ 。设重物的质量为 $\text{[math]}$ 。从打 $\text{[math]}$ 点到打 $\text{[math]}$ 点的过程中，重物的重力势能变化量 $\text{[math]}$ ，动能变化量 $\text{[math]}$ 。
（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 $\text{[math]}$ 计算重物速度 B . 利用公式 $\text{[math]}$ 计算重物速度 C . 空气阻力和摩擦力的影响 D . 没有采用多次实验取平均值的方法
（5）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是否正确。

10. 实验探究题

“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．

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（1）比较这两种方案，（选填A．“甲”或B．“乙”）方案好些．
（2）如图是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T＝0.1 s，物体运动的加速度a＝ m/s²；该纸带是（选填A．“甲”或B．“乙”）实验方案得到的．
（3）如图是采用甲方案得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是_____

A . v_N＝gnT B . v_N＝ $\text{[math]}$ C . v_N＝ $\text{[math]}$ D . v_N＝g(n－1)T

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