专题09 实验—验证机械能守恒定律（福建专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高一物理下学期期末真题分类汇编

专题09 实验—验证机械能守恒定律 一、实验题 1．（23-24高一下·福建南平·期末）某同学在“验证机械能守恒定律”实验中，将打点计时器固定在铁架台上，使重锤带动纸带从静止开始自由下落。 (1)在实验操作中出现如下图所示的四种情况，其中正确的是（　　） A． B． C． D． (2)如图所示是实验中得到的一条纸带。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、、。若当地重力加速度为g，交流电源的频率为f，重物的质量为m。从O至B过程中，重物的重力势能减少量 ，动能增加量 （用题中所给符号表示）。 (3)若经过（2）计算，发现∆Ek大于ΔEp，造成这个结果的原因可能是（　　） A．存在空气阻力和摩擦力 B．接通电源前释放了纸带 C．打点计时器的工作电压偏高 D．实际交流电源的频率比f小 2．（23-24高一下·福建宁德·期末）某实验小组用重物下落验证机械能守恒定律。 (1)下图是三位同学释放纸带瞬间的图片，其中操作正确的是_______； A． B． C． (2)实验时，先接通电源，再释放重物，得到一条纸带如下图所示。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。已知当地的重力加速度大小为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量 ，动能的增加量 ；（用题中所给物理量表示） (3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因可能是： 。（只需写出一条合理的原因即可） 3．（23-24高一下·福建龙岩·期末）某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。 质量为0.5kg的重物由静止开始自由下落，在纸带上打出一系列的点，其中O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续三个点，如图乙所示，相邻计数点间隔的时间为0.02s，测量点间距所用单位为cm，取重力加速度。 (1)打点计时器打下计数点B时，重物的速度是 m/s；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 J（计算结果均保留3位有效数字） (2)通过计算可知，在数值上，出现这一结果的原因可能是 。 4．（23-24高一下·福建漳州·期末）某同学利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验，g取。 (1)释放纸带前，合理的操作是________（填正确答案标号） A． B． C． D． (2)如图为实验中获取的一条纸带，O为计时器打下的第一个点，A、B、C为连续打出的三个点，它们到O点的距离分别为3.13cm、4.86cm、7.02cm，相邻计数点时间间隔为0.02s。 ①打点计时器打下计数点B时，重物的速度 m/s（结果保留2位有效数字）； ②从点O到打下计数点B的过程中，通过计算可得，重物重力势能的减少量 动能的增加量（选填“>”“=”或“<”），产生误差的主要原因是 。 5．（23-24高一下·福建福州·期末）如图1所示为验证机械能守恒定律的实验装置。 (1)如图2，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是 ； (2)由于受阻力的影响，重锤增加的动能与减少的重力势能的大小关系为 （选填“大于”、“小于”或“等于”） (3)如图是某次实验中打出的一条纸带，O点是打下的第一个点，打点计时器打点的时间间隔为T，重力加速度为g，要验证O点到B点过程机械能是否守恒，则需要验证等式 是否成立。 6．（23-24高一下·福建福州·期末）在“验证机械能守恒定律”实验中：某次实验得到图示的纸带上，测得三个连续的点A、B、C到起始点O的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，相邻两点间的时间间隔为T，重物的质量为m。从O至B点的过程中，重物的重力势能变化量的大小 ，动能变化量大小 。 7．（23-24高一下·福建莆田·期中）图为某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置，实验的主要步骤有： A．将气垫导轨放在水平桌面上并调至水平； B．测出挡光条的宽度d； C．分别测出滑块与挡光条的总质量M及托盘与砝码的总质量m； D．将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离L； E.由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的时间t； F.改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t。已知重力加速度为g，请回答下列问题： (1)本实验中 （填“需要”或“不需要”）满足m远小于M。 (2)若某次测得挡光条到光电门的距离为L，挡光条通过光电门的时间为t，滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了 ；若系统机械能守恒，应满足 。（用实验步骤中各测量量符号表示） (3)多次改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t，作出L随的变化图像如图所示，图线为过坐标原点的直线，如果在误差允许的范围内当地的重力加速度大小为g= 时，可以判断槽码带动滑块运动过程中机械能守恒。（用题中已知量和测得的物理量符号表示） 8．（23-24高一下·福建福州·期末）在验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率为50Hz。某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O点的距离，如图乙所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C分别是每打两个点取出的计数点。重力加速度g取。 (1)从下列选项中选出实验所必须的器材，其对应的字母为______。 A．电火花计时器（包括纸带） B．重锤 C．天平 D．秒表（或停表） (2)若重锤的质量为1.00kg，当打点计时器打到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。（结果均保留三位有效数字） (3)测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算对应速度v，然后以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出图，如图像丙所示。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为______的直线，则验证了机械能守恒定律。 A．19.6 B．9.80 C．4.90 9．（23-24高一下·福建·期末）如图1在实验室中“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。让重物拉着纸带从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点迹进行测量、分析即可验证机械能守恒定律。 (1)实验中，先接通电源，再释放重物，得到下图2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、、。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减小量 ，到B点的速度为 。（用上述字母表示） (2)该同学继续应用纸带上各点到起始点O的距离h，计算出相应点对应的速度v，以h为横轴、为纵轴作出了如图3所示的图线，当地重力加速度为，下落过程中需考虑空气阻力和摩擦阻力的影响，则该图线的斜率应______。（填写正确答案的选项符号） A．略小于 B．等于 C．略小于 D．等于 10．（23-24高一下·福建泉州·期末）某同学利用图示的装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验，、是质量均为的小物块，C是质量为的重物。、间有轻质弹簧相连，、C间有轻质细绳相连。在物块下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器和速度传感器相连，当压力传感器为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度。整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为，实验操作如下： （1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零，现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为。 （2）试验中保持、质量不变，改变C的质量从多次重复第步。 该试验中，和的关系必须满足 填“小于”“等于”或“大于”。 为便于研究速度与质量的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应 填“相同”或“不同”。 根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出 填“”“”“”图线. 1．（23-24高一下·福建泉州·期末）如图甲，某同学用该装置验证“机械能守恒定律”。图乙是实验中得到的一条纸带，该同学在纸带上选取5个连续计数点A、B、C、D、E，相邻计数点间的时间间隔为T，测量它们到计数起始点O的距离分别为、、、、．已知重力加速度大小为g。 (1)请在下列器材中选择本实验所需的重物__________（选填“A”“B”“C”或“D”）。 A． B． C． D． (2)打点计时器打B点时，重物的速度大小为 ；在误差允许的范围内，满足 关系式，可验证在打点计时器打B点到D点过程重物的机械能守恒（用题中所给物理量符号表示）。 2．（23-24高一下·福建厦门·期末）小悟同学在实验室利用重锤自由下落来验证机械能守恒定律。 (1)下列四幅图片为释放纸带前瞬间拍摄的照片，其中实验操作正确的是______。 A． B． C． D． (2)选取合适的纸带，在纸带上选取连续的五个点A、B、C、D、E，测得各点与起始点O的距离，如图甲所示。已知重锤质量为0.2kg，打点计时器的频率为50Hz，当地重力加速度，则从O点到D点重锤减少的重力势能为 J，打下D点时重锤的动能为 J（计算结果均保留3位有效数字）。 (3)小悟同学重复两次实验，得到了两条纸带，测出各测量点到起始点O的距离h，计算出打下各测量点时重锤的速度v，作出两次实验的v2-h图线分别如图乙中a、b所示，则这两次实验中误差较小的是 （选填“a”或“b”）。 3．（23-24高一下·福建福州·期末）用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。 (1)关于本实验，下列说法正确的是___________（填字母代号）。 A．应选择密度大、体积小的重物进行实验 B．本实验必须利用天平测量重物的质量 C．先释放纸带，后接通电源 (2)实验中，得到如图乙所示的一条纸带。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（O点与下一点的间距接近2mm）的距离分别为（ 已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T，设重物质量为m。从打O点到B点的过程中，重物的重力势能减少量 动能变化量 （用已知字母表示） (3)某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器的示数为F。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式。 时，可验证机械能守恒（结果用题中已知字母表示）。 4．（23-24高一下·福建三明·期末）在科学验证“机械能守恒定律”的实验中： (1)如图甲，安装好装置，先通电再释放重物，得到如图乙所示的纸带。在纸带上打出一系列的点，其中O为纸带打出的第一个点，选取三个连续点A、B、C到O的距离如图所示。已知重物质量m＝1.0 kg，重力加速度，打点计时器的打点周期T＝0.02 s，O至B的过程中，重物动能的增加量 J；重力势能的减少量 J。（结果均保留三位有效数字） (2)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．利用公式计算重物速度 B．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响 C．没有采用多次实验取平均值的方法 (3)该同学根据纸带计算出各点对应的瞬时速度v，并测出相应的重物下落高度h，作出图像如图丙所示。图线通过坐标原点，他判定重物下落过程机械能守恒。该同学的分析 。（选填“合理”或“不合理”）。 5．（23-24高一下·福建福州·期末）某同学用如图所示的实验装置验证和组成的系统机械能守恒，将由静止释放，拖着纸带向上运动，打点计时器在纸带上打出一系列点，通过对纸带上的点进行测量分析，即可验证机械能守恒定律。已知（含夹子质量），，某次实验打出的纸带如下图所示，是打下的第一个点，然后每隔4个点取一个计数点，分别标记为A、B、C、D、E、F，分别测出各计数点到点的距离，其中C、D、E到点的距离已经标出，已知打点计时器所使用交流电电压为220V、频率50Hz。 (1)关于上述实验，下列说法中正确的是______； A．重物最好选择密度较小的物体 B．图中两限位孔必须在同一竖直直线上 C．应先接通打点计时器电源后释放重物 (2)纸带打下“D”点时的速度 m/s； (3)在本实验中，该同学测出下落h和对应的末速度v，并作出了的图像，如图所示。则当地的重力加速度的测量值 m/s2。 6．（23-24高一下·福建莆田·期末）某兴趣小组利用气垫导轨设计了一个“验证机械能守恒定律”的实验。如图所示，在导轨旁边固定一与导轨平行的刻度尺，一手机固定于导轨上方，使摄像头正对导轨，开启视频录像功能。调节导轨的倾角，使滑块从导轨顶端静止滑下，用手机记录滑块做匀加速直线运动的全程情况，再通过录像回放分析。取滑块出发点为参考点，得到滑块下滑距离x和所用时间t的多组数据（通过手机读取）。已知滑块的质量取。 (1)某小组成员在实验中得到了如下表数据：          数据 次数 下滑距离 所用时间 滑块重力势能减少量 滑块动能增加量 1 2.390 0.10 0.12 0.11 2 9.00 0.20 ① ② 3 21.19 0.30 1.04 1.00 4 37.92 0.40 1.86 1.80 5 59.83 0.50 2.93 2.86 请补充完整上表中数据① J，② J（结果均保留2位小数）。 (2)由以上数据，你能得到的结论是 。 (3)另一小组成员根据实验数据计算得到的滑块动能增加量总是大于重力势能减少量，你认为造成这一结果最有可能的原因是_______（填正确答案标号）。 A．测量下滑距离x的偶然误差 B．滑块下滑过程中受到阻力较大 C．利用式子计算滑块的瞬时速度 7．（23-24高一下·福建福州·期末）某同学用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 (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，还必须使用的器材是___________（填字母）。 A．天平（含砝码） B．刻度尺 C．交流电源 (2)按照正确的操作得到所示的一条纸带，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hA、hB、hC，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能的减少量 ，动能的增加量 。 (3)经过计算，发现大于，造成这个结果的原因可能是_________。 A．存在空气阻力和摩擦力 B．接通电源前释放了纸带 C．打点计时器的工作电压偏高 (4)测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算对应速度v，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出图，如图所示。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为_________的直线，则验证了机械能守恒定律。 A．19.6 B．9.80 C．4.90 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题09 实验—验证机械能守恒定律 一、实验题 1．（23-24高一下·福建南平·期末）某同学在“验证机械能守恒定律”实验中，将打点计时器固定在铁架台上，使重锤带动纸带从静止开始自由下落。 (1)在实验操作中出现如下图所示的四种情况，其中正确的是（　　） A． B． C． D． (2)如图所示是实验中得到的一条纸带。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、、。若当地重力加速度为g，交流电源的频率为f，重物的质量为m。从O至B过程中，重物的重力势能减少量 ，动能增加量 （用题中所给符号表示）。 (3)若经过（2）计算，发现∆Ek大于ΔEp，造成这个结果的原因可能是（　　） A．存在空气阻力和摩擦力 B．接通电源前释放了纸带 C．打点计时器的工作电压偏高 D．实际交流电源的频率比f小 【答案】(1)B (2) (3)BD 【详解】（1）由图可知实验用电磁打点计时器，故使用交流电，实验时，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。B正确； 故选B。 （2）[1]从O至B过程中，重物的重力势能减少量 [2]由题知B点速度为 则动能增加量为 代入得 （3）A．若是存在空气阻力和摩擦力，则应该小于，A错误； B．接通电源前释放了纸带，使得计算出的B点速度偏大，则大于，B正确； C．打点计时器的工作电压偏高，对实验无影响，C错误； D．实际交流电源的频率比小，但计算时仍用正常值计算，则大于，D正确； 故选BD。 2．（23-24高一下·福建宁德·期末）某实验小组用重物下落验证机械能守恒定律。 (1)下图是三位同学释放纸带瞬间的图片，其中操作正确的是_______； A． B． C． (2)实验时，先接通电源，再释放重物，得到一条纸带如下图所示。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。已知当地的重力加速度大小为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量 ，动能的增加量 ；（用题中所给物理量表示） (3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因可能是： 。（只需写出一条合理的原因即可） 【答案】(1)C (2) (3)重物下落过程，受到一定的空气阻力和摩擦阻力作用 【详解】（1）释放纸带时，要手提纸带末端，保证纸带竖直，并且使重物靠近打点计时器从而充分利用纸带。 故选C。 （2）[1]从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为 [2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打B点时的速度大小为 则从打O点到打B点的过程中，重物动能的增加量为 （3）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因可能是：重物下落过程，受到一定的空气阻力和摩擦阻力作用，有一部分重力势能转化为内能。 3．（23-24高一下·福建龙岩·期末）某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。 质量为0.5kg的重物由静止开始自由下落，在纸带上打出一系列的点，其中O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续三个点，如图乙所示，相邻计数点间隔的时间为0.02s，测量点间距所用单位为cm，取重力加速度。 (1)打点计时器打下计数点B时，重物的速度是 m/s；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 J（计算结果均保留3位有效数字） (2)通过计算可知，在数值上，出现这一结果的原因可能是 。 【答案】(1) 1.91 0.941 (2)存在空气阻力 【详解】（1）[1] 打点计时器打下计数点B时，重物的速度 [2] 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 （2）重力势能减少量大于动能增加量，可能是存在空气阻力作用，导致机械能损失。 4．（23-24高一下·福建漳州·期末）某同学利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验，g取。 (1)释放纸带前，合理的操作是________（填正确答案标号） A． B． C． D． (2)如图为实验中获取的一条纸带，O为计时器打下的第一个点，A、B、C为连续打出的三个点，它们到O点的距离分别为3.13cm、4.86cm、7.02cm，相邻计数点时间间隔为0.02s。 ①打点计时器打下计数点B时，重物的速度 m/s（结果保留2位有效数字）； ②从点O到打下计数点B的过程中，通过计算可得，重物重力势能的减少量 动能的增加量（选填“>”“=”或“<”），产生误差的主要原因是 。 【答案】(1)C (2) 0.97 > 实验中存在空气阻力和摩擦阻力 【详解】（1）为了减小纸带与限位孔间的摩擦，应手提着纸带上端，使纸带处于竖直方向，为了充分利用纸带，应使重物靠近打点计时器。 故选C。 （2）①[1]打点计时器打下计数点B时，重物的速度为 ②[2]设重物的质量为，从点O到打下计数点B的过程中，重物重力势能的减少量为 动能的增加量为 则有。 [3]产生误差的主要原因是：实验中存在空气阻力和摩擦阻力，使得减少的重力势能有一部分转化为内能。 5．（23-24高一下·福建福州·期末）如图1所示为验证机械能守恒定律的实验装置。 (1)如图2，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是 ； (2)由于受阻力的影响，重锤增加的动能与减少的重力势能的大小关系为 （选填“大于”、“小于”或“等于”） (3)如图是某次实验中打出的一条纸带，O点是打下的第一个点，打点计时器打点的时间间隔为T，重力加速度为g，要验证O点到B点过程机械能是否守恒，则需要验证等式 是否成立。 【答案】(1)丙 (2)小于 (3) 【详解】（1）在验证机械能守恒定律的实验装置中，为了保证重锤和纸带下落过程中，尽可能只受到重力的作用，且保证能充分利用纸带打出较多清晰的点，减小实验误差，释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置，并且使重物靠近打点计时器，故合理的位置为丙图。 （2）由于受阻力的影响，重锤的一部分重力势能转化为内能，导致增加的动能小于减少的重力势能。 （3）重锤下落到B点时的速度大小为 要验证O点到B点过程机械能是否守恒，则需要验证等式 即验证表达式 成立即可。 6．（23-24高一下·福建福州·期末）在“验证机械能守恒定律”实验中：某次实验得到图示的纸带上，测得三个连续的点A、B、C到起始点O的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，相邻两点间的时间间隔为T，重物的质量为m。从O至B点的过程中，重物的重力势能变化量的大小 ，动能变化量大小 。 【答案】 【详解】[1]从O至B点的过程中，重物的重力势能变化量的大小为 [2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打B点时重物的速度为 则从O至B点的过程中，重物的动能变化量大小为 7．（23-24高一下·福建莆田·期中）图为某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置，实验的主要步骤有： A．将气垫导轨放在水平桌面上并调至水平； B．测出挡光条的宽度d； C．分别测出滑块与挡光条的总质量M及托盘与砝码的总质量m； D．将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离L； E.由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的时间t； F.改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t。已知重力加速度为g，请回答下列问题： (1)本实验中 （填“需要”或“不需要”）满足m远小于M。 (2)若某次测得挡光条到光电门的距离为L，挡光条通过光电门的时间为t，滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了 ；若系统机械能守恒，应满足 。（用实验步骤中各测量量符号表示） (3)多次改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t，作出L随的变化图像如图所示，图线为过坐标原点的直线，如果在误差允许的范围内当地的重力加速度大小为g= 时，可以判断槽码带动滑块运动过程中机械能守恒。（用题中已知量和测得的物理量符号表示） 【答案】(1)不需要 (2) (3) 【详解】（1）实验中需验证砝码及托盘减少的重力势能与系统增加的动能是否相等，并不需要测量拉力，故不需要满足m远小于M。 （2）[1]滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了 [2]根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，滑块通过光电门时速度大小为 系统动能增加了 系统机械能守恒有 则系统机械能守恒成立的表达式是 （3）由（2）可知系统机械能守恒成立的表达式是 整理得 图像的斜率为 解得当地的重力加速度大小为 8．（23-24高一下·福建福州·期末）在验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率为50Hz。某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O点的距离，如图乙所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C分别是每打两个点取出的计数点。重力加速度g取。 (1)从下列选项中选出实验所必须的器材，其对应的字母为______。 A．电火花计时器（包括纸带） B．重锤 C．天平 D．秒表（或停表） (2)若重锤的质量为1.00kg，当打点计时器打到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。（结果均保留三位有效数字） (3)测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算对应速度v，然后以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出图，如图像丙所示。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为______的直线，则验证了机械能守恒定律。 A．19.6 B．9.80 C．4.90 【答案】(1)AB (2) 1.85 1.68 (3)A 【详解】（1）AB．需要使用打点计时器（包括纸带）打出纸带计算速度，需要使用重锤拖动纸带。故AB正确； C．实验要验证 因重锤质量被约去，可以直接验证重锤质量可以不用测量，天平不是必须的器材。故C错误； D．打点计时器就是计时仪器，不需要秒表（或停表）。故D错误。 故选AB。 （2）[1]重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能 [2]打B点时速度 计数点间时间间隔 从重锤下落到打B点时增加的动能 联立，解得 （3）由 整理可得 则的斜率为 故选A。 9．（23-24高一下·福建·期末）如图1在实验室中“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。让重物拉着纸带从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点迹进行测量、分析即可验证机械能守恒定律。 (1)实验中，先接通电源，再释放重物，得到下图2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、、。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减小量 ，到B点的速度为 。（用上述字母表示） (2)该同学继续应用纸带上各点到起始点O的距离h，计算出相应点对应的速度v，以h为横轴、为纵轴作出了如图3所示的图线，当地重力加速度为，下落过程中需考虑空气阻力和摩擦阻力的影响，则该图线的斜率应______。（填写正确答案的选项符号） A．略小于 B．等于 C．略小于 D．等于 【答案】(1) (2)C 【详解】（1）[1]重力势能变化量可以由重力做功的多少来表示，则重物的重力势能减小量 [2]B点瞬时速度可用AC之间的平均速度代替，则B点的速度为 （2）根据动能定理可知 可得 由此可知，在图像中，斜率为 因此小于； 故选C。 10．（23-24高一下·福建泉州·期末）某同学利用图示的装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验，、是质量均为的小物块，C是质量为的重物。、间有轻质弹簧相连，、C间有轻质细绳相连。在物块下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器和速度传感器相连，当压力传感器为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度。整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为，实验操作如下： （1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零，现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为。 （2）试验中保持、质量不变，改变C的质量从多次重复第步。 该试验中，和的关系必须满足 填“小于”“等于”或“大于”。 为便于研究速度与质量的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应 填“相同”或“不同”。 根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出 填“”“”“”图线. 【答案】 大于 相同 【详解】A[1]要确保压力传感器的示数为零，弹簧要从压缩状态到伸长状态，那么C的质要大于A的质量，即； [2]要刚释放C时，弹簧处于压缩状态，若使压力传感器为零，则弹簧的拉力为 因此弹簧的形变量为 不论C的质量如何，要使压力传感器示数为零，则A物体上升了，所以C下落的高度总相同； [3]选取A、C及弹簧为系统，根据机械能守恒定律，则有 整理可知 为了得到线性关系图线，因此应作出的图象； 1．（23-24高一下·福建泉州·期末）如图甲，某同学用该装置验证“机械能守恒定律”。图乙是实验中得到的一条纸带，该同学在纸带上选取5个连续计数点A、B、C、D、E，相邻计数点间的时间间隔为T，测量它们到计数起始点O的距离分别为、、、、．已知重力加速度大小为g。 (1)请在下列器材中选择本实验所需的重物__________（选填“A”“B”“C”或“D”）。 A． B． C． D． (2)打点计时器打B点时，重物的速度大小为 ；在误差允许的范围内，满足 关系式，可验证在打点计时器打B点到D点过程重物的机械能守恒（用题中所给物理量符号表示）。 【答案】(1)A (2) 【详解】（1）重锤是本实验所需的重物。 故选A。 （2）[1]打点计时器打B点时，重物的速度大小为 [2]若打点计时器打B点到D点过程重物的机械能守恒，则有 整理，可得 2．（23-24高一下·福建厦门·期末）小悟同学在实验室利用重锤自由下落来验证机械能守恒定律。 (1)下列四幅图片为释放纸带前瞬间拍摄的照片，其中实验操作正确的是______。 A． B． C． D． (2)选取合适的纸带，在纸带上选取连续的五个点A、B、C、D、E，测得各点与起始点O的距离，如图甲所示。已知重锤质量为0.2kg，打点计时器的频率为50Hz，当地重力加速度，则从O点到D点重锤减少的重力势能为 J，打下D点时重锤的动能为 J（计算结果均保留3位有效数字）。 (3)小悟同学重复两次实验，得到了两条纸带，测出各测量点到起始点O的距离h，计算出打下各测量点时重锤的速度v，作出两次实验的v2-h图线分别如图乙中a、b所示，则这两次实验中误差较小的是 （选填“a”或“b”）。 【答案】(1)C (2) 1.64 1.60 (3)a 【详解】（1）AB．为了能在纸带上打出来更多的点，释放纸带前，重物应该靠近打点计时器，AB错误； CD．为了减小实验误差，应该选用更长一点的纸带，且在纸带上打出来更多的点，重物应该落在地面上，不应该落在桌面上，C正确，D错误。 故选C。 （2）[1]从O点到D点重锤减少的重力势能为 [2]打下D点时重锤的速度为 打下D点时重锤的动能为 （3）根据机械能守恒定律得 解得 斜率为 解得 根据图像得 与9.8m/s2对比，实验误差较小的是a。 3．（23-24高一下·福建福州·期末）用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。 (1)关于本实验，下列说法正确的是___________（填字母代号）。 A．应选择密度大、体积小的重物进行实验 B．本实验必须利用天平测量重物的质量 C．先释放纸带，后接通电源 (2)实验中，得到如图乙所示的一条纸带。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（O点与下一点的间距接近2mm）的距离分别为（ 已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T，设重物质量为m。从打O点到B点的过程中，重物的重力势能减少量 动能变化量 （用已知字母表示） (3)某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器的示数为F。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式。 时，可验证机械能守恒（结果用题中已知字母表示）。 【答案】(1)A (2) mghB (3)3mg 【详解】（1）A．为了减小空气阻力的影响，应选择密度大、体积小的重物进行实验，故A正确； B．重物质量在计算过程中可以消去，无需测量，故B错误； C．为了充分利用纸带，应要先接通电源，后释放纸带，故C错误。 故选A。 （2）[1]从打O点到B点的过程中，重物的重力势能减少量 [2]B点速度 动能变化量 （3）设线长为L，球下摆过程机械能守恒，由机械能守恒定律得 在最低点，由牛顿第二定律得 联立可得 在误差允许范围内，当满足关系式时，可验证机械能守恒。 4．（23-24高一下·福建三明·期末）在科学验证“机械能守恒定律”的实验中： (1)如图甲，安装好装置，先通电再释放重物，得到如图乙所示的纸带。在纸带上打出一系列的点，其中O为纸带打出的第一个点，选取三个连续点A、B、C到O的距离如图所示。已知重物质量m＝1.0 kg，重力加速度，打点计时器的打点周期T＝0.02 s，O至B的过程中，重物动能的增加量 J；重力势能的减少量 J。（结果均保留三位有效数字） (2)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．利用公式计算重物速度 B．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响 C．没有采用多次实验取平均值的方法 (3)该同学根据纸带计算出各点对应的瞬时速度v，并测出相应的重物下落高度h，作出图像如图丙所示。图线通过坐标原点，他判定重物下落过程机械能守恒。该同学的分析 。（选填“合理”或“不合理”）。 【答案】(1) 0.684 0.690 (2)B (3)不合理 【详解】（1）[1]打B点时的速度 O至B的过程中，重物动能的增加量 [2]重力势能的减少量 （2）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．利用公式计算重物速度会造成动能增加量大于重力势能减小量，选项A错误； B．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响，会使得重力势能的减少量大于动能的增加量，选项B正确； C．没有采用多次实验取平均值的方法只能减小偶然误差，不能减小系统误差，选项C错误。 故选B。 （3）该同学的分析不合理；根据 可得 则若图像是过原点且斜率为2g的直线时，机械能才是守恒的。 5．（23-24高一下·福建福州·期末）某同学用如图所示的实验装置验证和组成的系统机械能守恒，将由静止释放，拖着纸带向上运动，打点计时器在纸带上打出一系列点，通过对纸带上的点进行测量分析，即可验证机械能守恒定律。已知（含夹子质量），，某次实验打出的纸带如下图所示，是打下的第一个点，然后每隔4个点取一个计数点，分别标记为A、B、C、D、E、F，分别测出各计数点到点的距离，其中C、D、E到点的距离已经标出，已知打点计时器所使用交流电电压为220V、频率50Hz。 (1)关于上述实验，下列说法中正确的是______； A．重物最好选择密度较小的物体 B．图中两限位孔必须在同一竖直直线上 C．应先接通打点计时器电源后释放重物 (2)纸带打下“D”点时的速度 m/s； (3)在本实验中，该同学测出下落h和对应的末速度v，并作出了的图像，如图所示。则当地的重力加速度的测量值 m/s2。 【答案】(1)BC (2)1.6 (3)9.6 【详解】（1）A．重物应选用体积小、密度大的物体，故A错误； B．两个限位孔应在同一竖直线上，减少阻力，故B正确； C．为充分利用纸带，应先接通电源，后释放重物，故C正确。 故选BC。 （2）每隔4个点取一个计数点，打点计时器所使用交流电电压为220V、频率为50Hz，则 因为物体作匀变速直线运动，所以D点的瞬时速度等于CE两点间的平均速度，即 （3）对m1和m2组成的系统，由机械能守恒可得 代入可得 由题图故有 解得 6．（23-24高一下·福建莆田·期末）某兴趣小组利用气垫导轨设计了一个“验证机械能守恒定律”的实验。如图所示，在导轨旁边固定一与导轨平行的刻度尺，一手机固定于导轨上方，使摄像头正对导轨，开启视频录像功能。调节导轨的倾角，使滑块从导轨顶端静止滑下，用手机记录滑块做匀加速直线运动的全程情况，再通过录像回放分析。取滑块出发点为参考点，得到滑块下滑距离x和所用时间t的多组数据（通过手机读取）。已知滑块的质量取。 (1)某小组成员在实验中得到了如下表数据：          数据 次数 下滑距离 所用时间 滑块重力势能减少量 滑块动能增加量 1 2.390 0.10 0.12 0.11 2 9.00 0.20 ① ② 3 21.19 0.30 1.04 1.00 4 37.92 0.40 1.86 1.80 5 59.83 0.50 2.93 2.86 请补充完整上表中数据① J，② J（结果均保留2位小数）。 (2)由以上数据，你能得到的结论是 。 (3)另一小组成员根据实验数据计算得到的滑块动能增加量总是大于重力势能减少量，你认为造成这一结果最有可能的原因是_______（填正确答案标号）。 A．测量下滑距离x的偶然误差 B．滑块下滑过程中受到阻力较大 C．利用式子计算滑块的瞬时速度 【答案】(1) 0.44 0.41 (2)见解析 (3)C 【详解】（1）①[1]滑块重力势能减少量为 ②[2]根据运动学公式 可得 则滑块动能增加量为 （2）由表格数据，可以得到的结论是：在误差允许的范围内，滑块重力势能减少量等于滑块动能增加量，则下滑过程，滑块满足机械能守恒。 （3）另一小组成员根据实验数据计算得到的滑块动能增加量总是大于重力势能减少量。 A．测量下滑距离x的偶然误差，不会得到的滑块动能增加量总是大于重力势能减少量，故A错误； B．滑块下滑过程中受到阻力较大，则下滑过程有一部分重力势能转化为内能，使得重力势能减少量总是大于滑块动能增加量，故B错误； C．实际上滑块下滑过程中受到一定的阻力作用，使得加速度小于，则利用式子计算滑块的瞬时速度，速度计算值偏大，滑块动能增加量的测量值偏大，使得滑块动能增加量总是大于重力势能减少量，故C正确。 故选C。 7．（23-24高一下·福建福州·期末）某同学用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 (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，还必须使用的器材是___________（填字母）。 A．天平（含砝码） B．刻度尺 C．交流电源 (2)按照正确的操作得到所示的一条纸带，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hA、hB、hC，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能的减少量 ，动能的增加量 。 (3)经过计算，发现大于，造成这个结果的原因可能是_________。 A．存在空气阻力和摩擦力 B．接通电源前释放了纸带 C．打点计时器的工作电压偏高 (4)测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算对应速度v，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出图，如图所示。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为_________的直线，则验证了机械能守恒定律。 A．19.6 B．9.80 C．4.90 【答案】(1)BC (2) (3)B (4)A 【详解】（1）由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以需要天平；需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离，电磁打点计时器需要连接交流电源。 故选BC。 （2）[1]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能的减少量为 [2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，打B点时重物的速度为 则从打O点到打B点的过程中，重物的动能的增加量为 （3）A．存在空气阻力和摩擦力，则减少的重力势能有一部分转化为内能，使得应小于，故A错误； B．接通电源前释放了纸带，则重物的初动能不为零，则测量值偏大，使得大于，故B正确； C．打点计时器的工作电压偏高，不会使得大于，故C错误。 故选B。 （4）根据机械能守恒可得 可得 可知在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为 的直线，则验证了机械能守恒定律。 故选A。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$