专题06 机械能守恒定律实验（1大考点）（北京专用）-【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06 机械能守恒定律实验 验证机械能守恒定律 1．(23-24高一下·北京海淀区·期末)某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)除图中所示器材外，还必须使用的器材有______（选填选项前的字母）。 A．交流电源 B．天平（含砝码） C．刻度尺 D．秒表 (2)为了得到重物由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h，某同学对实验得到的纸带，设计了以下四种方案，已知当地重力加速度为g，其中合理的是______（选填选项前的字母）。 A．测出物体下落高度h，由打点间隔数算出下落时间t，通过计算出瞬时速度v B．测出物体下落的高度h，并通过计算出瞬时速度v C．根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v。并通过计算得出高度h D．测出物体下落的高度h，根据纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v (3)实验中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A、B、C，测得它们到起始点O（速度为0）的距离分别为、、。已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能变化量______，动能变化量______。 (4)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。将气垫导轨水平放置，滑块放在最右侧，并通过轻绳连接托盘和砝码。通过测量可知挡光条的宽度为d，托盘和砝码总质量为m，滑块与挡光条的总质量为M。实验开始时，将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门距离为，由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。已知当地重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。请选择合适的研究对象，写出验证机械能守恒定律所需要满足的表达式____________。 2．(23-24高一下·北京西城区·期末)假设在月球上利用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”的实验。器材有：质量m已知的重锤、弹簧测力计、刻度尺、秒表。 (1)将重锤悬挂在弹簧测力计下，静止时，弹簧测力计示数为F。测量月球表面的重力加速度的实验原理_____（填写公式）； (2)已知月球表面的重力加速度为。让重锤由静止开始下落，测量下落的高度为h，时间为t。则重物的重力势能减少量_____，动能增加量_____。 3．(23-24高一下·北京东城区·期末)用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。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，进行数据处理后，即可验证机械能是否守恒。已知当地重力加速度大小为g。 (1)除图甲中所示的装置之外，还必须使用的器材是______。 A．直流电源、天平（含砝码） B．直流电源、刻度尺 C．交流电源、天平（含砝码） D．交流电源、刻度尺 (2)下面列举了该实验的几个操作步骤：其中操作不当的步骤是______（选填步骤前的字母）。 A．按照图甲所示安装好实验器材并连接好电源 B．先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带 C．测量纸带上重锤下落过程中所选的两点间的距离 D．根据测量及计算的结果比较重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 (3)如图乙所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，量得点A距起始点O的距离为，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，若相邻两点的打点时间间隔为T，设重锤的质量为m，根据这些条件写出重锤下落OC高度时的重力势能减少量的表达式______，动能增加量的表达式______。 (4)某同学利用如图丙所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连。调整气垫导轨水平后，挂上细线和钩码进行实验。测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m。由数字计时器测出遮光条通过光电门1、2的时间、，则遮光条通过光电门1时的速度______；若系统机械能守恒，则得到的表达式为______（用L、d、M、m、、、g表示）。 4．(23-24高一下·北京朝阳区·期末)如图甲所示，某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”。打点计时器所用电源的频率为f，当地重力加速度为g。 (1)关于本实验，下列说法正确的是___________。 A．重物的体积越大越好 B．实验前必须用天平测出重物的质量 C．实验时先通电，打点稳定后再释放纸带 (2)以下是实验相关的操作步骤：其中不正确的步骤有___________。 A．根据图示安装实验器材 B．将打点计时器接到电源的直流输出端上 C．根据纸带测量重物下落的距离 D．更换纸带，重做几次 (3)若已知重物的质量为m，按实验要求正确选出纸带，用毫米刻度尺测量连续三个计时点A、B、C到起始点O的距离如图乙所示，从打O点到打B点的过程中，重力势能的减少量__________，动能的增加量___________。 5．(23-24高一下·北京汉德三维集团·期末)如图所示，为了验证机械能守恒定律，物理实验小组设计利用自由落体运动验证机械能守恒定律，电源频率为50Hz，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。 按正确实验操作将重锤由静止释放。按实验要求正确地选出纸带，O是打下的第一个点，用刻度尺测量连续三点A、B、C到O点的距离，如图乙所示，若重锤的质量，查表可知当地的重力加速度，则从打下O点到打下计数点B的过程中，重力势能的减少量大小ΔEp=______J，动能的增加量大小ΔEk =______J（计算结果均保留3位有效数字）。结果发现ΔEp略大于ΔEk，原因可能是______。 6．(23-24高一下·北京交通大学附属中学·期末)用下图所示装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2质量分别为、，直径分别为、。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。 （1）小球1和2的质量应满足___________，直径应满足___________。（选填“大于”“等于”或“小于”） （2）实验时，先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止释放，与小球2碰撞，并多次重复。该实验需要完成的必要步骤还有___________。（选填选项前的字母） A．测量两个小球的质量、 B．测量小球1的释放点S距桌面的高度h C．测量斜槽轨道末端距地面的高度H D．分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON （3）要验证两球碰撞前后动量守恒，仅需验证关系式___________是否成立[用（2）中测量的量表示]。请分析说明可以这样验证的理由___________。 7．(23-24高一下·北京师范大学附属中学·期末)某小组同学利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”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______。 A．低压交流电源 B．刻度尺 C．秒表 D．天平（含砝码） (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图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hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，计时器打点周期为T，若从O点到B点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为_____________。 (3)小张同学在多次实验发现动能增量总是略小于重力势能的减少量，其原因是_________ 。 A．选用的重锤质量过大 B．数据处理时出现计算错误 C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D．实验时操作不够细，实验数据测量不准确 (4)小李同学想用图3所示的装置验证机械能守恒定律。他将一条轻质细绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，b球的质量是a球的3倍，用手托住b球，a球静止于地面。当绳刚好被拉紧时，释放b球。他想仅利用刻度尺验证b球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等，请写出他需要测量的物理量以及这些物理量应满足的关系式_________。 8．(23-24高一下·北京第八中学·期末)某实验小组采用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。 (1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是（　　） A．精确测量出重物的质量 B．两限位孔在同一竖直线上 C．重物选用质量和密度较大的金属锤 D．先释放重物，再接通打点计时器 (2)某次实验中所用重物的质量m=0.2kg，某同学选取了一条纸带，如图乙所示，P 是打下的第一个点，A、B、C是连续打的点，根据纸带上的测量数据，从打下点 P 至打下点 B 的过程中，重物重力势能的减少量为_________J，动能增加量为_________J。（打点计时器频率为50Hz，取结果均保留3位有效数字） (3)某同学在纸带上选取了多个计数点，利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v及它们下落的高度h，并通过描绘图像去研究机械能是否守恒。若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小始终保持不变，那么合理的图像应该是图中的（　　） A． B． C． D． 9．(23-24高一下·北京第八十中学·期末)利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。通过比较重物在某两点间动能增加量与重力势能______（选填“增加量”或“减少量”）就能验证机械能是否守恒。实验中，先接通电源，再释放重物，得到一条如图乙所示的纸带。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、、。重物的质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打O点到打B点的过程中，重物的______；。 10．(23-24高一下·北京丰台区·期末)0．某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。实验装置安装好后，用手提住纸带上端，接通电源后让重物由静止开始下落。 (1)除图甲所示器材外，还需要的实验器材有__________。 A．直流电源 B．交流电源 C．天平及砝码 D．刻度尺 (2)某次实验中所用重物的质量，打出的纸带如图乙所示，0是打下的第一个点，1、2、3、4是连续打的四个点，相邻两点间时间间隔为0.02s，根据纸带上的测量数据，从打下点0至打下点2的过程中，重物动能的增加量为__________J。（结果保留3位有效数字） (3)小明同学利用计算机软件对实验数据进行处理，得到了重物重力势能减少量和动能增加量分别与重物下降高度h的关系，如图丙所示。图丙中实线表示重物__________（选填“重力势能减少量”或“动能增加量”）。由图丙可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是__________。 11．(23-24高一下·北京石景山区·期末)1．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，对纸带上点迹间的距离进行测量，可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。 (1)下列器材中，在本实验中需要使用的有（　　） A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．螺旋测微器 (2)如下图所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点B距起始点O的距离为x0，B、C两点间的距离为x1，C、D两点间的距离为x2，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打下C点时的重力势能减少量∆Ep=_____________，动能增加量∆Ek=_____________。 12．(23-24高一下·北京通州区·期末)某学生小组用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，已知当地重力加速度为g。 (1)除重物、打点计时器（含纸带）、铁架台（含夹子）、导线及开关外，还需要的器材是______（填选项前字母） A．刻度尺 B．秒表 C．天平（含砝码） D．交流电源 (2)下列关于实验操作的说法不正确的是______（填选项前字母） A．释放纸带前应先接通电源 B．释放纸带时，夹子应贴近打点计时器 C．用秒表测出重物下落的时间 D．用刻度尺测出物体下落的高度h，通过计算出瞬时速度v (3)该小组学生按照正确的操作进行实验，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A、B、C，测得它们到起点O的距离分别为。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，重物的重力势能减少了______，动能增加了______。 (4)下列操作可以减小实验误差的是______（填选项前字母） A．打点计时器两个限位孔在同一竖直面内尽量上下对正 B．选用质量和密度较大的重物。 C．实验前先用天平精确测量重物和夹子的质量 D．尽量选择距离O点近一些的点进行测量 (5)从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点下落的高度h，并计算出各点速度的平方，以为纵轴，h为横轴建立直角坐标系，根据实验数据作出如图所示的图线。在实验误差允许范围内，若图像斜率为______，则验证了机械能守恒定律。 13．(23-24高一下·北京顺义区·期末)3．某学习小组利用如图1所示的装置做验证机械能守恒定律的实验。在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点О的距离为h，并计算出各计数点对应的速度v，画出如图2所示图像。若阻力作用不可忽略且大小不变，已知当地重力加速度为g，则画出的图像应为图中的图线_________（选填“1”“2”或“3”），其斜率_______2g（选填“小于”“大于”或“等于”）。 14．(23-24高一下·北京昌平区·期末)(1)甲同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、交流电源、纸带、重锤、刻度尺、天平、秒表。 ①完成本实验不需要的器材有___________。（填入正确选项前的字母） A．刻度尺       B．天平       C． 秒表 ②实验中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A、B、C，测得它们到起始点O（重物开始下落时打点计时器在纸带上打下的第一个点）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。从打O点到打B点的过程中，若想验证机械能守恒定律成立，需要满足的表达式为ghB=___________。 (2)乙同学在家里做“验证机械能守恒定律”实验。他设计的实验装置如图所示，用细线的一端系住一个较重的小铁锁（可视为质点），另一端缠系在一支笔上，将笔放在水平桌面的边上（记为O点），用较重的书压住。将铁锁拉至与桌面等高处（细线拉直）由静止释放。在笔的正下方某合适位置放一小刀，细线经过时，立即被割断，铁锁继续向前运动，落在水平地面上。该同学测得笔到地面的距离为h，笔到铁锁的距离为l，笔到铁锁落地点的水平距离为s。若满足=___________（用l和h表示），即可验证铁锁从释放至运动到笔正下方的过程机械能守恒。 15．(23-24高一下·北京大兴区·期末)5．在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g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=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么： (1)在实验操作中出现如图所示的四种情况，其中操作正确的是_（填选项下字母）。 A． B． C． D． (2)计算B点瞬时速度时，甲同学用，乙同学用。其中所选择方法正确的是________（填“甲”或“乙”）同学。（SOB与SAC分别表示纸带上O、B和A、C两点之间的距离） (3)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（保留三位有效数字），从而计算出阻力f=______N。 16．(23-24高一下·北京怀柔区·期末)利用图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。已知打点计时器打点周期，重力加速度为g。 （1）甲同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_______（选填选项前的字母）。 A．将打点计时器接到直流电源上    B．应选体积小、质量大的重物    C．释放纸带前，纸带应保持竖直 （2）甲同学从打出的纸带中选出符合要求的一条纸带，如下图所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点。测出C、D、E点距起始点O的距离分别为、、，由此可计算出打点计时器打下D点时重物下落的瞬时速度________（结果保留三位有效数字）。用m表示重物的质量，在误差允许的范围内，若满足表达式________，则可认为重物下落过程中机械能守恒（用给出的已知物理量的符号表示）。 （3）乙同学在进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到起始点了，于是他利用剩余的纸带，用（2）中方法进行数据处理并进行验证。如图所示，重新任选某点为O，选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点，测量出C、D、E点到O点的距离分别为、、，用（2）中表达式进行验证。发现表达式左侧的数值比表达式右侧的数值小了很多，最可能的原因是________。 （4）丙同学设想采用另一种方法研究机械能是否守恒：在图中的纸带上，先分别测量出从O点到A、B、C、D、E、F点的距离h，再计算对应B、C、D、E各点的重物速度v。请帮助丙同学在图中画出图像的示意图_______，并说明如何利用该图像判断重物下落过程中机械能是否守恒______。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 机械能守恒定律实验 验证机械能守恒定律 1．(23-24高一下·北京海淀区·期末)某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)除图中所示器材外，还必须使用的器材有______（选填选项前的字母）。 A．交流电源 B．天平（含砝码） C．刻度尺 D．秒表 (2)为了得到重物由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h，某同学对实验得到的纸带，设计了以下四种方案，已知当地重力加速度为g，其中合理的是______（选填选项前的字母）。 A．测出物体下落高度h，由打点间隔数算出下落时间t，通过计算出瞬时速度v B．测出物体下落的高度h，并通过计算出瞬时速度v C．根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v。并通过计算得出高度h D．测出物体下落的高度h，根据纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v (3)实验中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A、B、C，测得它们到起始点O（速度为0）的距离分别为、、。已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能变化量______，动能变化量______。 (4)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。将气垫导轨水平放置，滑块放在最右侧，并通过轻绳连接托盘和砝码。通过测量可知挡光条的宽度为d，托盘和砝码总质量为m，滑块与挡光条的总质量为M。实验开始时，将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门距离为，由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。已知当地重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。请选择合适的研究对象，写出验证机械能守恒定律所需要满足的表达式____________。 【答案】(1)AC (2)D (3) (4) 【来源】北京市海淀区2023-2024学年高一下学期7月期末物理试题 【解析】（1）打点计时器需要连接交流电源，需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离；由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平；通过打点计时器可以知道纸带上计数点间的时间间隔，所以不需要秒表。 故选AC。 （2）AB．不可以用计算出瞬时速度v，也不可以通过计算出瞬时速度v，因为这样默认重物做自由落体运动，失去了验证的意义，故AB错误； C．不可以通过计算得出高度h，因为这样默认重物做自由落体运动，失去了验证的意义，故C错误； D．测出物体下落的高度h，根据纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，故D正确。 故选D。 （3）[1]从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能变化量为 [2]打下B点时，重物的速度大小为 从打下O点到打下B点的过程中，重物的动能变化量为 （4）根据题意可知，滑块经过光电门的速度为 则从静止释放到滑块经过光电门过程，系统增加的动能为 系统减少的重力势能为 则验证机械能守恒定律所需要满足的表达式为 2．(23-24高一下·北京西城区·期末)假设在月球上利用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”的实验。器材有：质量m已知的重锤、弹簧测力计、刻度尺、秒表。 (1)将重锤悬挂在弹簧测力计下，静止时，弹簧测力计示数为F。测量月球表面的重力加速度的实验原理_____（填写公式）； (2)已知月球表面的重力加速度为。让重锤由静止开始下落，测量下落的高度为h，时间为t。则重物的重力势能减少量_____，动能增加量_____。 【答案】(1) (2) 【来源】北京市西城区2023-2024学年高一下学期7月期末物理试卷 【解析】（1）根据 F=mg月 可得月球表面的重力加速度 （2）[1]重物的重力势能减少量 [2]下落的末速度为 动能增加量 3．(23-24高一下·北京东城区·期末)用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。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，进行数据处理后，即可验证机械能是否守恒。已知当地重力加速度大小为g。 (1)除图甲中所示的装置之外，还必须使用的器材是______。 A．直流电源、天平（含砝码） B．直流电源、刻度尺 C．交流电源、天平（含砝码） D．交流电源、刻度尺 (2)下面列举了该实验的几个操作步骤：其中操作不当的步骤是______（选填步骤前的字母）。 A．按照图甲所示安装好实验器材并连接好电源 B．先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带 C．测量纸带上重锤下落过程中所选的两点间的距离 D．根据测量及计算的结果比较重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 (3)如图乙所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，量得点A距起始点O的距离为，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，若相邻两点的打点时间间隔为T，设重锤的质量为m，根据这些条件写出重锤下落OC高度时的重力势能减少量的表达式______，动能增加量的表达式______。 (4)某同学利用如图丙所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连。调整气垫导轨水平后，挂上细线和钩码进行实验。测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m。由数字计时器测出遮光条通过光电门1、2的时间、，则遮光条通过光电门1时的速度______；若系统机械能守恒，则得到的表达式为______（用L、d、M、m、、、g表示）。 【答案】(1)D (2)B (3) (4) 【来源】北京市东城区2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷 【解析】（1）除图甲中所示的装置之外，还必须使用的器材是交流电源、刻度尺；因验证的表达式两边都有质量，则不需要测量重物的质量。故选D。 （2）A．按照图甲所示安装好实验器材并连接好电源，该步骤正确； B．先接通电源开关，再打开夹子释放纸带打出一条纸带，该步骤错误； C．测量纸带上重锤下落过程中所选的两点间的距离，该步骤正确； D．根据测量及计算的结果比较重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能，该步骤正确。 故选B。 （3）[1]重锤下落OC高度时的重力势能减少量的表达式 [2]打C点时重物的速度 动能增加量的表达式 （4）[1]遮光条通过光电门1时的速度 [2]遮光条通过光电门2时的速度 若系统机械能守恒，则 即得到的表达式为 4．(23-24高一下·北京朝阳区·期末)如图甲所示，某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”。打点计时器所用电源的频率为f，当地重力加速度为g。 (1)关于本实验，下列说法正确的是___________。 A．重物的体积越大越好 B．实验前必须用天平测出重物的质量 C．实验时先通电，打点稳定后再释放纸带 (2)以下是实验相关的操作步骤：其中不正确的步骤有___________。 A．根据图示安装实验器材 B．将打点计时器接到电源的直流输出端上 C．根据纸带测量重物下落的距离 D．更换纸带，重做几次 (3)若已知重物的质量为m，按实验要求正确选出纸带，用毫米刻度尺测量连续三个计时点A、B、C到起始点O的距离如图乙所示，从打O点到打B点的过程中，重力势能的减少量__________，动能的增加量___________。 【答案】(1)C (2)B (3) 【来源】北京市朝阳区2023-2024学年高一下学期7月期末物理试卷 【解析】（1）A．重物应该选择密度较大、体积较小的，以减小阻力的影响，选项A错误； B．要验证的表达式两边都有质量可以约掉，则不需用天平测出重物的质量，选项B错误； C．实验时先通电，打点稳定后再释放纸带，选项C正确； 故选C。 （2）A．按照图示的装置安装器件，该步骤正确，A错误； B．将打点计时器接到电源的交流输出端上，该步骤不正确，B正确； C．测量打出的纸带上两点之间的距离为重物下落的距离，该步骤正确，C错误； D．改换纸带，重做几次，该步骤正确，D错误。 故选B。 （3）[1]打点计时器的打点频率为f，打点周期为，从打O点到打B点的过程中，重力势能的减少量 [2]B点速度等于AC两点平均速度 则动能的增加量 5．(23-24高一下·北京汉德三维集团·期末)如图所示，为了验证机械能守恒定律，物理实验小组设计利用自由落体运动验证机械能守恒定律，电源频率为50Hz，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。 按正确实验操作将重锤由静止释放。按实验要求正确地选出纸带，O是打下的第一个点，用刻度尺测量连续三点A、B、C到O点的距离，如图乙所示，若重锤的质量，查表可知当地的重力加速度，则从打下O点到打下计数点B的过程中，重力势能的减少量大小ΔEp=______J，动能的增加量大小ΔEk =______J（计算结果均保留3位有效数字）。结果发现ΔEp略大于ΔEk，原因可能是______。 【答案】0.479 0.475 见解析 【来源】 北京汉德三维集团2023-2024学年高一下学期第九次联考（期末）物理试卷 【解析】[1]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 代入数值计算得 [2]由于交流电频率50Hz，则打点时间间隔 又因为B点瞬时速度等于AC段的平均速度 代入数值计算得 从起点O到打下计数点B的过程中，重物动能的增加量 代入数值计算得 [3]重物重力势能的减少量一般会略大于重物动能的增加量，其主要原因是由于纸带运动受到的阻力和重物受到的空气阻力做功产生内能。 6．(23-24高一下·北京交通大学附属中学·期末)用下图所示装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2质量分别为、，直径分别为、。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。 （1）小球1和2的质量应满足___________，直径应满足___________。（选填“大于”“等于”或“小于”） （2）实验时，先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止释放，与小球2碰撞，并多次重复。该实验需要完成的必要步骤还有___________。（选填选项前的字母） A．测量两个小球的质量、 B．测量小球1的释放点S距桌面的高度h C．测量斜槽轨道末端距地面的高度H D．分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON （3）要验证两球碰撞前后动量守恒，仅需验证关系式___________是否成立[用（2）中测量的量表示]。请分析说明可以这样验证的理由___________。 【答案】 大于 等于 ADE/AED/DAE/DEA/EAD/EDA 小球水平飞出的速度与其水平射程成正比 【来源】北京市北京交通大学附属中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷 【解析】（1）[1]小球1和小球2相碰后不能反弹，所以小球1的质量要大于小球2的质量。 [2]由于该实验装置不能调节小球2摆放位置的高度，所以为保证两小球发生对心碰撞，两小球的直径要相等。 （2）[3]A．本实验要“验证动量守恒定律”，故需测量两个小球的质量、，A正确； B．小球1碰撞前的速度大小可以通过平抛运动规律求得 联立可得 实验中小球1每次都从同一位移S释放即可，无需测量释放点S距桌面的高度h，B错误； CDE．由于各小球做平抛运动的竖直高度相同，所以由可得它们飞出时的水平速度与其落点的水平射程成正比，所以在验证动量守恒定律时，由 可得 故无需测量斜槽轨道末端距地面的高度H，需要测量各球平均落点的水平射程，故C错误，D、E正确。 故选ADE。 （3）[4][5]由于小球1和小球2都从同一高度做平抛运动落在水平地面上，由平抛运动规律可知其飞出时的水平速度与其落点的水平射程成正比，所以仅需验证关系式 即可验证两球碰撞前后动量守恒。 7．(23-24高一下·北京师范大学附属中学·期末)某小组同学利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”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______。 A．低压交流电源 B．刻度尺 C．秒表 D．天平（含砝码） (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图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hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，计时器打点周期为T，若从O点到B点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为_____________。 (3)小张同学在多次实验发现动能增量总是略小于重力势能的减少量，其原因是_________ 。 A．选用的重锤质量过大 B．数据处理时出现计算错误 C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D．实验时操作不够细，实验数据测量不准确 (4)小李同学想用图3所示的装置验证机械能守恒定律。他将一条轻质细绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，b球的质量是a球的3倍，用手托住b球，a球静止于地面。当绳刚好被拉紧时，释放b球。他想仅利用刻度尺验证b球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等，请写出他需要测量的物理量以及这些物理量应满足的关系式_________。 【答案】(1)AB (2) (3)C (4)b球开始下落时的高度和a球上升到最高点距地面的高度，h2 = 1.5 h1 【来源】北京市北京师范大学附属中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷 【解析】（1）A．电磁打点计时器需要低压交流电源，A正确； B．纸带上计数点间的距离需要刻度尺测量得到，B正确； C．由打点计时器计时，因此不需要秒表，C错误； D．该实验是“验证机械能守恒定律”，即验证 可得 因此不需要天平（含砝码）测量重物的质量，D错误。 故选AB。 （2）由题意可知，重物从O点到B点，重力势能的减少量 纸带上打B点时重物的速度 可知重物动能的增加量 若从O点到B点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为 （3）A．选用的重锤质量过大会减小实验误差，A错误； BCD．小张同学在多次实验发现动能增量总是略小于重力势能的减少量。因此该实验的误差不是数据处理时出现计算错误和实验数据测量不准确，其原因是空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力产生，BD错误，C正确。 故选C。 （4）由题意可知，b球落地前瞬间，两小球的速度大小相等，之后a球做竖直上抛运动到最高点，因此需要测量的物理量是b球开始下落时的高度和a球上升到最高点距地面的高度，设小球做竖直上抛时的初速度为，可得 b球释放时两球的机械能 b球落地前瞬间两球的机械能 由机械能守恒可得 联立解得 8．(23-24高一下·北京第八中学·期末)某实验小组采用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。 (1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是（　　） A．精确测量出重物的质量 B．两限位孔在同一竖直线上 C．重物选用质量和密度较大的金属锤 D．先释放重物，再接通打点计时器 (2)某次实验中所用重物的质量m=0.2kg，某同学选取了一条纸带，如图乙所示，P 是打下的第一个点，A、B、C是连续打的点，根据纸带上的测量数据，从打下点 P 至打下点 B 的过程中，重物重力势能的减少量为_________J，动能增加量为_________J。（打点计时器频率为50Hz，取结果均保留3位有效数字） (3)某同学在纸带上选取了多个计数点，利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v及它们下落的高度h，并通过描绘图像去研究机械能是否守恒。若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小始终保持不变，那么合理的图像应该是图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】(1)BC (2) (3)A 【来源】北京市第八中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷 【解析】（1）A．实验中验证，质量可以约去，故不需要测量重物的质量，故A错误； B．两限位孔在同一竖直线上可减小纸带与打点计时器间的摩擦，故B正确； C．重物选用质量和密度较大的金属锤可减小阻力的影响，故C正确； D．实验时应该先接通打点计时器再释放重物，故D错误。 故选BC。 （2）[1]从打下点 P 至打下点 B 的过程中，重物重力势能的减少量为 [2]打点周期为，打下点 B 时重物的速度为 故动能增加量为 （3）根据牛顿第二定律得 根据匀变速运动规律 联立可得 故可知图像为一条过原点的直线。 故选A。 9．(23-24高一下·北京第八十中学·期末)利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。通过比较重物在某两点间动能增加量与重力势能______（选填“增加量”或“减少量”）就能验证机械能是否守恒。实验中，先接通电源，再释放重物，得到一条如图乙所示的纸带。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、、。重物的质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打O点到打B点的过程中，重物的______；。 【答案】减少量 【来源】北京市第八十中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理（学考）试卷 【解析】[1][2]通过比较重物在某两点间动能增加量与重力势能减少量就能验证机械能是否守恒。从打O点到打B点的过程中，重物的 10．(23-24高一下·北京丰台区·期末)0．某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。实验装置安装好后，用手提住纸带上端，接通电源后让重物由静止开始下落。 (1)除图甲所示器材外，还需要的实验器材有__________。 A．直流电源 B．交流电源 C．天平及砝码 D．刻度尺 (2)某次实验中所用重物的质量，打出的纸带如图乙所示，0是打下的第一个点，1、2、3、4是连续打的四个点，相邻两点间时间间隔为0.02s，根据纸带上的测量数据，从打下点0至打下点2的过程中，重物动能的增加量为__________J。（结果保留3位有效数字） (3)小明同学利用计算机软件对实验数据进行处理，得到了重物重力势能减少量和动能增加量分别与重物下降高度h的关系，如图丙所示。图丙中实线表示重物__________（选填“重力势能减少量”或“动能增加量”）。由图丙可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是__________。 【答案】(1)BD (2)0.469 (3)重力势能减少量 空气阻力做负功 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷 【解析】（1）AB．打点计时器需连接交流电源，故A错误，B正确； C．本实验验证机械能守恒定律，即验证 重物的质量两边消掉，故不需测量重物的质量，故C错误； D．分析纸带需要测量两点之间的长度，需用刻度尺测量，故D正确。 故选BD。 （2）打下点2的瞬时速度大小为 重物动能的增加量为 （3）[1][2]重物在下落过程中，由于有空气阻力做负功，使重物的机械能减小，所以重物减小的重力势能大于增加的动能，即实线表示重物重力势能减少量。 11．(23-24高一下·北京石景山区·期末)1．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，对纸带上点迹间的距离进行测量，可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。 (1)下列器材中，在本实验中需要使用的有（　　） A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．螺旋测微器 (2)如下图所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点B距起始点O的距离为x0，B、C两点间的距离为x1，C、D两点间的距离为x2，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打下C点时的重力势能减少量∆Ep=_____________，动能增加量∆Ek=_____________。 【答案】(1)B (2) 【来源】北京市石景山区2023-2024学年高一下学期期末物理试题 【解析】（1）A．验证机械能守恒的表达式中，重锤的质量可以约去，故不需要使用天平，故A错误； B．实验需使用刻度尺量取纸带上两点间的距离，故B正确； C．打点计时器具有计时的功能，故不需要使用秒表，故C错误； D．实验不需要测量重锤的大小，故不需要使用螺旋测微器，故D错误。 故选B。 （2）[1]重锤从释放到打下C点时的重力势能减少量 [2]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，打下C点时的速度为 动能增加量为 12．(23-24高一下·北京通州区·期末)某学生小组用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，已知当地重力加速度为g。 (1)除重物、打点计时器（含纸带）、铁架台（含夹子）、导线及开关外，还需要的器材是______（填选项前字母） A．刻度尺 B．秒表 C．天平（含砝码） D．交流电源 (2)下列关于实验操作的说法不正确的是______（填选项前字母） A．释放纸带前应先接通电源 B．释放纸带时，夹子应贴近打点计时器 C．用秒表测出重物下落的时间 D．用刻度尺测出物体下落的高度h，通过计算出瞬时速度v (3)该小组学生按照正确的操作进行实验，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A、B、C，测得它们到起点O的距离分别为。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，重物的重力势能减少了______，动能增加了______。 (4)下列操作可以减小实验误差的是______（填选项前字母） A．打点计时器两个限位孔在同一竖直面内尽量上下对正 B．选用质量和密度较大的重物。 C．实验前先用天平精确测量重物和夹子的质量 D．尽量选择距离O点近一些的点进行测量 (5)从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点下落的高度h，并计算出各点速度的平方，以为纵轴，h为横轴建立直角坐标系，根据实验数据作出如图所示的图线。在实验误差允许范围内，若图像斜率为______，则验证了机械能守恒定律。 【答案】(1)AD (2)CD (3) (4)AB (5)g 【来源】北京市通州区2023-2024学年高一下学期7月期末物理试卷 【解析】（1）电磁打点计时器需要连接交流电源；打点计时器为测量时间的工具，不需要秒表；需要用到刻度尺测量纸带上计数点之间的距离；由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平（含砝码）。 故选AD。 （2）A．实验过程中应先接通电源，等打点稳定后再释放纸带，故A正确； B．释放纸带时，为了充分利用纸带，夹子应贴近打点计时器，故B正确； C．重物下落的时间可由打点计时器得到，不需要秒表测量，故C错误； D．若由计算出瞬时速度v，则机械能一定守恒，实验无意义，故D错误。 本题选择不正确的，故选CD。 （3）[1]重物的重力势能减少了 [2]打B点时的瞬时速度为 动能增加了 （4）A．打点计时器两个限位孔在同一竖直面内尽量上下对正，可以减小纸带和限位孔间的摩擦，故A正确； B．选用质量和密度较大的重物，减小空气阻力对实验的影响，故B正确； C．重物和夹子的质量在验证机械能守恒的表达式中可以消掉，故C错误； D．为了减小测量误差，尽量选择距离O点远一些的点进行测量，故D错误。 故选AB。 （5）根据机械能守恒 整理得 所以，图线的斜率为g。 13．(23-24高一下·北京顺义区·期末)3．某学习小组利用如图1所示的装置做验证机械能守恒定律的实验。在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点О的距离为h，并计算出各计数点对应的速度v，画出如图2所示图像。若阻力作用不可忽略且大小不变，已知当地重力加速度为g，则画出的图像应为图中的图线_________（选填“1”“2”或“3”），其斜率_______2g（选填“小于”“大于”或“等于”）。 【答案】2 小于 【来源】北京市顺义区2023-2024学年高一下学期期末质量监测物理试卷 【解析】[1][2]设阻力大小为f，则下落过程，根据动能定理，有 与图像对应的函数关系为 即图像为一条过原点的直线，与图线2对应，斜率 14．(23-24高一下·北京昌平区·期末)(1)甲同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、交流电源、纸带、重锤、刻度尺、天平、秒表。 ①完成本实验不需要的器材有___________。（填入正确选项前的字母） A．刻度尺       B．天平       C． 秒表 ②实验中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A、B、C，测得它们到起始点O（重物开始下落时打点计时器在纸带上打下的第一个点）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。从打O点到打B点的过程中，若想验证机械能守恒定律成立，需要满足的表达式为ghB=___________。 (2)乙同学在家里做“验证机械能守恒定律”实验。他设计的实验装置如图所示，用细线的一端系住一个较重的小铁锁（可视为质点），另一端缠系在一支笔上，将笔放在水平桌面的边上（记为O点），用较重的书压住。将铁锁拉至与桌面等高处（细线拉直）由静止释放。在笔的正下方某合适位置放一小刀，细线经过时，立即被割断，铁锁继续向前运动，落在水平地面上。该同学测得笔到地面的距离为h，笔到铁锁的距离为l，笔到铁锁落地点的水平距离为s。若满足=___________（用l和h表示），即可验证铁锁从释放至运动到笔正下方的过程机械能守恒。 【答案】(1)BC (2) 【来源】北京市昌平区2023-2024学年高一下学期7月期末物理试卷 【解析】（1）①[1]由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平；通过打点计时器可以得到纸带上计数点间的时间间隔，所以不需要秒表；需要使用刻度尺测量纸带上计数点间的距离。 故选BC。 ②[2]从打O点到打B点的过程中，重物减少的重力势能为 打B点时重物的速度大小为 则从打O点到打B点的过程中，重物增加的动能为 根据机械能守恒可得 则若想验证机械能守恒定律成立，需要满足的表达式为 （2）从铁锁静止释放到细线被割断前瞬间，根据机械能守恒可得 细线被割断后，铁锁做平抛运动，则有 联立可得 整理可得若满足 即可验证铁锁从释放至运动到笔正下方的过程机械能守恒。 15．(23-24高一下·北京大兴区·期末)5．在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g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=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么： (1)在实验操作中出现如图所示的四种情况，其中操作正确的是_（填选项下字母）。 A． B． C． D． (2)计算B点瞬时速度时，甲同学用，乙同学用。其中所选择方法正确的是________（填“甲”或“乙”）同学。（SOB与SAC分别表示纸带上O、B和A、C两点之间的距离） (3)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（保留三位有效数字），从而计算出阻力f=______N。 【答案】(1)B (2)乙 (3)9.50 0.06 【来源】北京市大兴区2023-2024学年高一下学期期末物理试卷 【解析】（1）首先打点计时器所使用的电源为低压交流电源，同时在释放纸带时，重物应靠近打点计时器，且保持纸带竖直。 故选B。 （2）本实验的目的是验证机械能守恒定律，所以甲求速度时相当于已知机械能守恒验证机械能守恒，无意义；只能根据匀变速直线运动中中间时刻速度等于平均速度求解速度，所以乙正确。 （3）[1]重物下落的加速度大小为 [2]根据牛顿第二定律可得 所以 16．(23-24高一下·北京怀柔区·期末)利用图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。已知打点计时器打点周期，重力加速度为g。 （1）甲同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_______（选填选项前的字母）。 A．将打点计时器接到直流电源上    B．应选体积小、质量大的重物    C．释放纸带前，纸带应保持竖直 （2）甲同学从打出的纸带中选出符合要求的一条纸带，如下图所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点。测出C、D、E点距起始点O的距离分别为、、，由此可计算出打点计时器打下D点时重物下落的瞬时速度________（结果保留三位有效数字）。用m表示重物的质量，在误差允许的范围内，若满足表达式________，则可认为重物下落过程中机械能守恒（用给出的已知物理量的符号表示）。 （3）乙同学在进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到起始点了，于是他利用剩余的纸带，用（2）中方法进行数据处理并进行验证。如图所示，重新任选某点为O，选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点，测量出C、D、E点到O点的距离分别为、、，用（2）中表达式进行验证。发现表达式左侧的数值比表达式右侧的数值小了很多，最可能的原因是________。 （4）丙同学设想采用另一种方法研究机械能是否守恒：在图中的纸带上，先分别测量出从O点到A、B、C、D、E、F点的距离h，再计算对应B、C、D、E各点的重物速度v。请帮助丙同学在图中画出图像的示意图_______，并说明如何利用该图像判断重物下落过程中机械能是否守恒______。 【答案】A 2.31 表达式右侧应为从打下O点到打下D点的过程中重物动能的增加量，而打下O点时重物的速度不为0，表达式右侧漏减了打下O点时重物的动能，导致右侧动能的增加量偏大。 计算该图线的斜率，若图线为一条斜率接近2g的直线，则可验证重物下落过程中机械能守恒。 【来源】北京市怀柔区2023-2024学年高一下学期期末物理试卷 【解析】（1）[1]打点计时器应接到交流电源上，A错误。 故选A。 （2）[2]根据匀变速直线运动的规律，中间时刻的瞬时速度等于这段时间对应的平均速度，即有 [3] 在误差允许的范围内，若满足 则可认为重物下落过程中机械能守恒。 （3）[4]由题意分析可知， 因为表达式右侧应为从打下O点到打下D点的过程中重物动能的增加量，而打下O点时重物的速度不为0，表达式右侧漏减了打下O点时重物的动能，所以导致右侧动能的增加量偏大。 （4）[5] 由于 所以重物下落过程中，图中画出图像的示意图如下图所示 [6]如果下落过程中，机械能守恒，则有 即有 计算该图线的斜率，若图线为一条斜率接近2g的直线，则可验证重物下落过程中机械能守恒。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$