6 实验:验证机械能守恒定律知识点题库

某个小组的三位同学按照正确的操作得到的纸带如图所示，其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s² ，打点计时器所用电源频率为f=50Hz，设重锤质量为1.00kg．

（1）甲同学发现，图中的B是除起始点外打点计时器打下的第n个点．因此他用v_B=ngT（T是打点计时器的打点周期）计算B点对应时刻重锤的速度，这样得到的结果是重力势能的减少量（选填“大于”、“小于”或“等于”）．动能的增加量．
（2）乙同学认为，可以利用O点到B点的距离h_B计算B点对应时刻物体的速度v_B= $\text{[math]}$ ，这样得到的结果是重力势能的减少量（选填“大于”、“小于”或“等于”）动能的增加量．
（3）丙同学用AC段的平均速度作为跟B点对应的重锤的瞬时速度，若h_A=9.51cm，h_B=12.42cm，h_C=15.70cm，则丙同学算得该段重锤重力势能的减少量为（选填“大于”、“小于”或“等于”）动能的增加量．
（4）若你是知道老师，你认为三位同学的数据处理方法中合理的是（选填“甲”“乙”“丙”，此空为不定项选择）

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，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），计数点间的距离如图所示．已知m₁=50g、m₂=150g，取g10m/s² ，则（结果保留两位有效数字）

（1）在纸带上打下计数点5时的速度v=m/s；
（2）在0～5过程中系统动能的增量△E_k=J，系统势能的减少量△E_φ=J．

“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．

（1）该实验还需要用到的器材是　　（填“A”或“B”）；

A . 刻度尺 B . 秒表
（2）实验中，释放纸带与接通电源的合理顺序应是　　（填“A”或“B”）

A . 先释放纸带，再接通电源 B . 先接通电源，再释放纸带
（3）实验中，为减小由于阻力带来的误差，所选重锤应是　　（填“A”或“B”）

A . 体积小、质量大 B . 质量小、体积大．

某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，他在该实验中正确操作，用打点计时器打出了一条纸带，取该纸带中的一段，如图乙所示，其中O点为释纸带时打点计时器在纸带上打出的一点，a、b、c是打点计时器在纸带上打出的相邻三个点，x₁、x₂分别为a点、c点到O点的距离，T为打相邻两点的时间间隔，则打b点时物体运动速度大小的表达式为（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置. 关于该实验，下列说法中正确的是( )

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A . 电磁打点计时器使用低压直流电 B . 可用公式 $\text{[math]}$ 计算重物的速度 C . 实验时接通电源和释放纸带应同时进行 D . 安装纸带时，应将纸带置于复写纸的下方

某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将前端部分纸带损坏，剩下的一段纸带上各点之间的距离已经标在纸带上（单位是cm），打点计时器的工作频率时50H_Z ，重力加速度为9.8m/s²。

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（1）重物在2点的速度为v₂=，在5点的速度为v₅=，此过程动能的变化量ΔE_K=，重力势能的变化量ΔE_P=，由此可得出结论；
（2）根据实验判断下列图中正确的图像是______

A . B . C . D .

某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。实验器材有：金属小球，底座，带有标尺的竖直杆，两套光电计时器A和B，小球释放器，小球接收器。

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（1）使用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，则小球直径d为 $\text{[math]}$ 。
（2）该实验测出小球的质量（填写“需要”或“不需要”）。
（3）某次实验时测得小球分别经过光电门A与光电门B所用的时间为 $\text{[math]}$ ，若小球质量为 $\text{[math]}$ ，小球直径为d，重力加速度为g。则小球通过光电门B的速度为，从竖直杆上读出两光电门到释放点的距离分别为h_A、h_B ，请写出需要验证的表达式。

小华在实验室中用打点计时器验证机械能守恒定律，其实验装置如图所示：

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（1）为了完成实验，下列器材中必备的是____

A . 交流电源 B . 刻度尺 C . 秒表 D . 天平
（2）选择好器材后，小华同学通过正确的操作得到了一条实验纸带，如图所示，图中O点是打出的第1个点，计数点A、B、C、D之间分别还有一个点。各计数点与O点之间的距离已测出．已知打点计时器的打点周期为T=0.02s，则打点计时器打下C点时重锤的速度v_C=m/s。（计算结果保留2位有效数字）
（3）小华通过纸带得到OC的距离h及C点的速度v_C ，当两者间的关系式满足时，说明下落过程中重锤的机械能守恒（已知重力加速度为g）；
（4）实验中误差产生的原因可能是：。

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是第一个打印点，其速度为0。A、B、C是距O较远连续的三个打印点。用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离分别为x₁ ， x₂ ， x₃ ，并记录在图中。（已知当地的重力加速度g，重锤质量为m，打点计时器打点周期为T）

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现用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，则B点对应的瞬时速度 $\text{[math]}$ ，该过程中重锤的动能增加量 $\text{[math]}$ ，重力势能的减少量 $\text{[math]}$ ；从实验数据中发现总有 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （选填“大于”、“小于”或“等于”）。

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

用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。

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（1）关于该实验，下列说法中正确的是___________。

A . 须用天平测出重物的质量 B . 须用秒表测出重物下落的时间 C . 先释放纸带，后接通打点计时器电源 D . 释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直方向
（2）下图为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一个点。分别测出OA、AC、CE之间的距离s₀、s₁、s₂ ， AC、CE之间还有一个点，已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g，若重物质量为m，则在O到C的过程中，重物增加的动能为，重力势能的减少量为。
（3）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 . 重物及纸带在下落时受到阻力 D . 重物刚释放时离打点计时器较远

（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。

①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是。

②已知交流电频率为 $\text{[math]}$ ，重物质量为 $\text{[math]}$ ，当地重力加速度 $\text{[math]}$ ，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值 $\text{[math]}$ J、C点的动能 $\text{[math]}$ J（计算结果均保留3位有效数字）。比较 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的大小，出现这一结果的原因可能是。

A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带
（2）图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中：

①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是。(单选）

A．旋转测量头      B．增大单缝与双缝间的距离      C．调节拨杆使单缝与双缝平行

②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是 (单选）

A．减小单缝与光源间的距离      B．减小单缝与双缝间的距离

C．增大透镜与单缝间的距离      D．增大双缝与测量头间的距离

某课外物理兴趣小组利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置如图所示。气垫导轨B处安装了一光电门传感器并与计算机相连，滑块C上固定一遮光条，使用高精度仪器测得遮光条的宽度为d，托盘（内有砝码）用细线绕过导轨左端的定滑轮与滑块C相连，已知当地的重力加速度大小为g。

（1）将气垫导轨放在高度合适的水平桌面上，将导轨调至水平；调节定滑轮使得细线与气垫导轨平行。
将滑块C从A位置处由静止释放，计算机记录的挡光时间为t，则滑块C通过光电门的瞬时速度大小为。（用题中给出的物理量符号表示）
（2）本实验中，下列物理量不需要测量的是__________。

A . 托盘和砝码的总质量m B . 滑块和遮光条的总质量M C . 光电门中心到滑轮中心的距离x D . 滑块C在位置A处时，遮光条中心到光电门中心的距离L
（3）滑块C通过光电门时，系统（包括滑块、遮光条、托盘和砝码）的总动能 $\text{[math]}$ 。（用题中给出的物理量符号表示）
（4）滑块C从A位置运动到光电门中心位置处的过程中，系统（包括滑块、遮光条、托盘和砝码）势能的减少量 $\text{[math]}$ 。（用题中给出的物理量符号表示）
（5）在误差允许的范围内，若 $\text{[math]}$ ，则可认为验证了系统（包括滑块、遮光条、托盘和砝码）的机械能守恒。（用题中给出的物理量符号表示）

某实验小组成员用如图所示装置验证系统机械能守恒。轻弹簧悬挂在铁架台的横杆上，下端带有指针，重物悬挂在轻弹簧下，刻度尺（零刻度在最上端）竖直地固定在轻弹簧的侧边，当地的重力加速度为 $\text{[math]}$ ，已知弹簧的弹性势能 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为弹簧的劲度系数， $\text{[math]}$ 为弹簧的形变量，每次实验保证弹簧发生弹性形变。

（1）记录重物静止时指针所指刻度尺的示数 $\text{[math]}$ ，再用手托着重物缓慢向上移，使弹簧刚好处于原长时，记录此时指针所指刻度尺的示数 $\text{[math]}$ ，若重物的质量为 $\text{[math]}$ ，则轻弹簧的劲度系数 $\text{[math]}$ =。
（2）当弹簧处于原长时，快速撤去手，让重物下落，观察重物下落到最低点时指针在刻度尺上的位置示数 $\text{[math]}$ ，则重物下落的最大高度 $\text{[math]}$ =，如果在误差允许的范围内，表达式（用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示，化为最简式）成立，则弹簧和重物组成的系统机械能守恒。
（3）多次改变重物的质量，重复实验步骤（2），测得多组重物的质量 $\text{[math]}$ 和下落的高度 $\text{[math]}$ ，作出 $\text{[math]}$ — $\text{[math]}$ 图像，如果图像是一条过原点的直线，且图像的斜率为（用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示），则机械能守恒定律得到验证。

利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处由一带长方形遮光条的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连，遮光板两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光板经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光板的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。

（1）滑块通过B点的瞬时速度可表示为。
（2）某次实验测得倾角θ=30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔE_k=。系统的重力势能减少量可表示为ΔE_p=。在误差允许的范围内，若ΔE_k=ΔE_p则认为系统的机械能守恒。
（3）在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的 $\text{[math]}$ 图像如图所示，并测得M=m，则重力加速度g=m/s²。

某物理兴趣小组选用如图所示的装置验证机械能守恒定律，将一段不可伸长的轻质细绳一端与力传感器相连，另一端与小球相连，整个装置处于竖直平面内，小球静止在最低点时力传感器的示数为F_1.现将细绳拉直且与竖直方向成θ角（θ≤90°），将小球由静止释放，通过改变 $\text{[math]}$ 角，记录小球运动至最低点时传感器示数来验证机械能守恒定律。

（1）当小球运动至最低点时传感器示数为F₂ ，则小球此时动传感器能为（用F₁、F₂和悬点到小球球心的距离L表示）；
（2）利用此实验证小球机械能是否守恒，（选填“需要”或“不需要”）测出悬点到小球球心的距离L；
（3）若实验发现小球重力势能的减少量总是大于动能的增加量，其原因是。（写出一种情况即可）

在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量 $\text{[math]}$ 的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点。在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示。其中 $\text{[math]}$ 为重锤开始下落时记录的点，各点到 $\text{[math]}$ 点的距离分别是 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。当地重力加速度 $\text{[math]}$ ，本实验所用电源的频率 $\text{[math]}$ 。（结果保留三位有效数字）

（1）打点计时器打下点B时，重锤下落的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（2）从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能的减少量 $\text{[math]}$ J，重锤动能的增加量 $\text{[math]}$ J。
（3）在误差允许范围内，通过比较就可以验证重锤下落过程中机械能守恒了。

某同学做“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，图乙为实验所得的一条纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s₀=19.00cm，点A、C间的距离为s₁=8.36cm，点C、E间的距离为s₂=9.88cm，测得重物的质量为m=1kg，所用交流电源的频率为50Hz，当地重力加速度为g=9.8m/s²回答下列问题：

（1）下列实验操作和数据处理正确的是____（填选项前的字母）。

A . 图中两限位孔必须在同一竖直线上 B . 实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直 C . 实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源 D . 数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置
（2）选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是J，打下C点时重物的速度大小是m/s。（结果保留三位有效数字）
（3）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____（填选项前的字母）。

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阻力的影响 D . 没有采用多次实验取平均值的方法

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）安装好实验装置后，正确地进行了实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。若重物的质量 $\text{[math]}$ ，相邻计数点间的时间间隔为0.04s，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，从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量 $\text{[math]}$ =J，重物动能的增加量 $\text{[math]}$ =J。 $\text{[math]}$ ，结果均保留三位有效数字）

某同学采用落体法做“验证机械能守恒定律”的实验。

（1）释放纸带前的瞬间，下列四幅图中重物和手的位置合理的是____

A . B . C . D .
（2）关于实验器材的选择，下列说法合理的是____

A . 选取重物时，应选质量大、体积小的物体较好 B . 打点计时器可以用干电池供电 C . 同样条件下，采用电火花计时器比采用电磁打点计时器纸带所受阻力更小 D . 本实验需较精确测量重物质量，所以天平是必备器材
（3）该同学进行正确的实验操作，选取一条点迹清晰的纸带，如图所示。其中O点为纸带上打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器接50Hz的交流电，在计数点A和B之间、B和C之间各有四个点未画出，重物的质量 $\text{[math]}$ ， g取 $\text{[math]}$ 。
根据以上数据，打B点时重物的重力势能比开始下落时减少了J，这时它的动能是J。（计算结果均保留三位有效数字）。若在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量，则重物下落过程中机械能守恒。

6 实验:验证机械能守恒定律 知识点题库

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