第八章 第五节 实验：验证机械能守恒定律-江苏省13大市高一物理考试真题分类汇编（人教版必修第二册）

5. 实验：验证机械能守恒定律 1.（宿迁市2024-2025学年高一下学期期末）某同学用如图装置验证机械能守恒定律，实验结果显示动能的增加量总是小于重力势能的减少量，主要原因可能是（　　） A. 阻力的影响 B. 工作电压偏低 C. 利用公式计算重物速度 D. 先释放重物，后接通电源打出纸带 2.（南通市如皋中学2024-2025学年高一下学期期末）用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，通过测量重物运动过程中下落高度h和相应的速度大小v等物理量，进行分析验证.则（　　） A. 应先释放纸带再打开打点计时器电源 B. 可以利用公式计算重物的速度 C. 若交流电的实际频率小于50Hz，算得的动能偏大 D. 作图像，图线是过原点的直线，说明重物机械能守恒 3.（泰州市2024-2025学年高一下学期期末）小华同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，下列说法正确的是（　　） A. 电火花计时器应连接直流电源 B. 重物应从靠近电火花计时器的位置释放 C. 实验中应先释放纸带后启动电火花计时器 D. 实验中重物动能的增加量通常比重力势能的减少量稍大 4.（南通市2024-2025学年高一下学期期末）用图示气垫导轨装置做“验证系统机械能守恒定律”的实验，下列说法正确的是（　　） A. 需将气垫导轨右端适当调高以平衡摩擦力 B. 实验中不需要测量钩码和滑块的质量 C. 钩码的质量不需要远小于滑块的质量 D. 钩码减小的重力势能等于滑块增加的动能 5.（扬州中学2024-2025学年高一下学期期末）某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中，研究重物从静止开始下落过程中打点计时器打出的一条纸带，在纸带打下的一系列点中，O为起点，取OA段进行实验数据分析，结果发现：重物重力势能的减小量小于动能的增加量.造成这一结果可能的原因是（　　） A. 打点计时器电压过大 B. 重物下落的过程中存在阻力 C. 先释放纸带再接通电源 D. 重物质量测量值偏小 6.（常州市2024-2025学年高一下学期期末）在“验证机械能守恒定律”实验中得到如图所示的纸带.在纸带上选取三个连续点A、B、C，测得hA、hB、hC，已知计时器打点周期为T，O、B之间时间间隔为nT，重力加速度为g，则B点速度的测量值为（　　） A. ngT B. C. D. 7.（无锡市2024-2025学年高一下学期期终调研）图甲是“利用自由落体运动验证机械能守恒”的实验装置.让质量为m的重物自由下落，打出一条较为理想的纸带，O为打点计时器在纸带上打出的第一个点，选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E，并测量出OA间的距离为s₁，AC间的距离为s₂，CE间的距离为s₃，如图乙所示.已知打点计时器使用的交流电频率为f，请你回答：（当地重力加速度g） （1）在固定打点计时器时，应将其限位孔处于________方向； （2）手持纸带保持竖直方向，使重物静止在靠近打点计时器的地方，接着要完成的是________（填字母） A. 放开纸带 B. 接通电源 （3）与重物相连接的是图乙中纸带的________端（选填“左”或“右”）； （4）打点计时器从打第一个点O到打点C的过程中，重物的重力势能的减少量为|ΔEp|=________，重物的动能的增加量为ΔEk=________. 8.（南京市五校共同体2024-2025学年高一下学期期末）如图所示，用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”的实验中，某小组多次记录下落高度h和相应的速度大小v，作出的v2-h图像如图所示，当地的重力加速度为g.关于此实验说法正确的是（　　） A. 由于重锤质量可以不用测量，故对重锤质量大小不作要求 B. 应先释放重物后接通电源 C. 若图线斜率接近2g，则重锤机械能守恒 D. 若图线斜率接近g，则重锤机械能守恒 9.（镇江市2024-2025学年高一下学期期末）小明用如图1所示装置验证机械能守恒定律．长为L的轻杆一端固定摆锤A，另一端可绕O点自由转动，在A的下方有一凹槽，内部装有一小球．现将摆锤拉起，使杆偏离竖直方向成角时，由静止开始释放摆锤，摆锤和小球一起向下摆动．当摆锤到达最低位置时，受到竖直挡板P的阻挡而停止运动，之后小球将飞离摆锤做平抛运动． 某次实验中小球落地点如图2所示，刻度尺的读数为________ 若测得摆锤碰到挡板之后小球的水平位移为s和竖直下落高度为h，重力加速度为g，则小球在最低点的速度_________. 摆锤和小球整体在运动过程中机械能守恒的关系式应为_________用、v、g、L表示 改变释放小球时轻杆与竖直方向的夹角，经多次实验后，以为纵坐标，为横坐标，得到如图3所示图像，若图像的斜率大小为_________即可验证机械能守恒． 小明实验时发现动能的增加量总是大于重力势能的减少量，请写出一条可能的原因． 10.（南京市秦淮区2024-2025学年高一下学期期末）在利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中. （1）供实验选择的重物有以下四个，应选择__________. A. 质量为10g的砝码 B. 质量为200g的木球 C. 质量为50g的塑料球 D. 质量为200g的铁球 （2）实验中，某实验小组得到如图所示的一条理想纸带，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，重物的重力势能减少量____，动能增加量____. （3）大多数同学的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是__________ A. 利用公式计算重物速度 B. 利用公式计算重物速度 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 （4）某同学利用他自己实验时打出的纸带，分别测量出打出的各点到第一个点之间的距离h，算出各点对应的速度v，以h为横轴，为纵轴画出了如图所示的图线，图线未过原点O的原因是_________________. 11.（南京市金陵中学2024-2025学年高一下学期期末）小明同学利用图甲的实验装置验证动量守恒定律.在长木板上安装光电门I和II，A、B为材料相同、带有等宽遮光条的滑块，A、B的质量分别为m1、m2，让滑块A与静止的滑块B在斜面上发生碰撞，碰撞时间极短，然后通过光电门对滑块进行测速，进而验证动量守恒定律并判断碰撞是否为弹性碰撞，请完成下列填空： （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图乙所示，则d=________.将长木板一端垫高，调整长木板与水平面的夹角，轻推滑块直到经过两光电门的时间相同. （2）某次实验中，滑块通过光电门I时的挡光时间为，则滑块A过光电门I的速度为_______（用相应的物理量符号表示），滑块A、B碰撞后通过光电门II的挡光时间分别为、. （3）若要验证动量守恒定律，需要验证_______与_______在误差允许范围内相等即可验证动量守恒定律（用m1、m2、、和表示）. 12.（扬州市2024-2025学年高一下学期期末）实验小组用图甲所示的装置验证机械能守恒定律.细绳跨过固定在铁架台上的小滑轮，一端悬挂一个物块（含遮光条），光电门固定在铁架台上.主要的实验操作如下： ①用游标卡尺测量遮光条的宽度d； ②用大拇指将细绳的另一端压在地面上，用米尺测量遮光条到光电门的高度h； ③松开大拇指，让物块由静止下落，记录遮光条经过光电门的遮光时间t； ④改变物块由静止下落时的位置，重复实验. 请回答下列问题： （1）现有以下材质的物块，实验中应当选用______. A. 铁块 B. 木块 C. 橡胶块 （2）用分度值为1mm的米尺测量遮光条到光电门的高度h的示数如图乙所示，则h=______cm. （3）物块经过光电门时速度的大小为______（用题中物理量的符号表示）. （4）已知重力加速度为g，若满足关系式______（用题中物理量符号表示），则验证了物块机械能守恒. （5）实验中，忽略空气阻力，不考虑细绳的质量.实验小组测量遮光条到光电门的高度h时只记录了遮光条距离地面的高度，忘记记录光电门距离地面的高度.小明同学认为高度h的测量值明显偏大，不能验证物块机械能守恒.你认为小明同学的观点______（选填“正确”或“不正确”），理由是______. 13.（扬州市邗江区2024-2025学年高一下学期期末）某实验小组用如图所示的装置验证机械能守恒定律.细绳跨过固定在铁架台上的小滑轮，两端各悬挂一个质量均为M的重锤A（含遮光条）、重锤B.主要的实验操作如下： ①测量遮光条的宽度为d； ②用米尺量出光电门1、2间的高度差h； ③在重锤A上加上质量为m的小钩码； ④将重锤B压在地面上，由静止释放，记录遮光条先后经过两光电门的遮光时间t1、t2； ⑤改变光电门2的位置，重复实验. 请回答下列问题： （1）若本实验只有一个光电门，______（选填“能”或“不能”）完成实验. （2）重锤A经过光电门1时速度的大小为________（用题中物理量的符号表示）. （3）已知重力加速度为g，若满足关系式______（用题中物理量的符号表示），则验证了重锤A、B和钩码组成的系统机械能守恒. （4）某小组实验中发现系统减少的重力势能略大于系统增加的动能，下列原因中可能的是  . A. 存在空气阻力 B. 高度差h的测量值偏小 C. 遮光条宽度d的测量值偏小 （5）实验中，忽略空气阻力，细绳与滑轮间没有相对滑动．某同学认为实验过程中细绳对重锤A和重锤B都做了功，因此重锤A、B和钩码组成的系统机械能并不守恒.该同学的观点_______（选填“正确”或“不正确”），理由是_______． 14.（苏州市2024-2025学年高一下学期期末）某实验小组根据弹簧弹性势能表达式（为弹簧劲度系数，为形变量），设计了图甲所示的装置来验证弹簧和重物组成的系统机械能守恒.步骤如下： ①轻弹簧（劲度系数未知）上端固定，下端挂一质量为m且装有遮光片的重物，遮光片宽度为D，重力加速度为g，旁边竖直悬挂一把毫米刻度尺； ②重物静止时，遮光片中心位置记为A，对应刻度为； ③将重物竖直托举到弹簧刚好处于原长，此时遮光片中心位置记为B，对应刻度如图乙所示； ④将光电门调至某一适当位置，并读出光电门中心位置对应的刻度，然后将重物从位置B静止释放，测出遮光片第一次通过光电门的挡光时间，并计算此过程中系统势能的减少量和重物动能的增加量； ⑤多次改变光电门位置，重复步骤④，进行实验验证. （1）若提供以下三种材质不同、质量相同的重物，本实验中应选择 . A. 软木块 B. 橡胶块 C. 铁块 （2）步骤③中遮光片中心位置对应的刻度____cm． （3）步骤④中遮光片第一次通过光电门时，重物的速度____，系统势能的减少量____（均用题中已知物理量符号表示）.若在误差允许范围内，总是与重物动能的增加量相等，即可验证系统机械能守恒. （4）小明认为本实验中重物的质量m无需测量，你是否同意他的观点？请简要说明理由. 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 5. 实验：验证机械能守恒定律 1.（宿迁市2024-2025学年高一下学期期末）某同学用如图装置验证机械能守恒定律，实验结果显示动能的增加量总是小于重力势能的减少量，主要原因可能是（　　） A. 阻力的影响 B. 工作电压偏低 C. 利用公式计算重物速度 D. 先释放重物，后接通电源打出纸带 【答案】A 【解析】重物下落时由于受阻力影响，使得一部分重力势能转化为内能，则导致动能的增加量总是小于重力势能的减少量，A正确；工作电压偏低不会导致题述的结果，B错误；利用公式计算重物速度，已经默认了机械能守恒，不会造成偏差，C错误；先释放重物，后接通电源打出纸带，这样在打第一个点时速度就不为零了，会导致所研究的点的速度值偏大，动能增加量偏大，D错误.故选A. 2.（南通市如皋中学2024-2025学年高一下学期期末）用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，通过测量重物运动过程中下落高度h和相应的速度大小v等物理量，进行分析验证.则（　　） A. 应先释放纸带再打开打点计时器电源 B. 可以利用公式计算重物的速度 C. 若交流电的实际频率小于50Hz，算得的动能偏大 D. 作图像，图线是过原点的直线，说明重物机械能守恒 【答案】C 【解析】为了充分利用纸带，应先打开打点计时器电源，再释放纸带，A错误；不可以利用公式计算重物的速度，因为这样认为重物下落的加速度为g，默认了机械能守恒，失去了验证的意义，B错误；瞬时速度为，若交流电的实际频率小于50Hz，则实际周期大于0.02s，则代入计算的时间间隔偏小，使得速度测量值偏大，根据可知，算得的动能偏大，C正确；根据，可得，则作图像，只有当图线是过原点的直线时且斜率为，才能说明重物机械能守恒，D错误.故选C. 3.（泰州市2024-2025学年高一下学期期末）小华同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，下列说法正确的是（　　） A. 电火花计时器应连接直流电源 B. 重物应从靠近电火花计时器的位置释放 C. 实验中应先释放纸带后启动电火花计时器 D. 实验中重物动能的增加量通常比重力势能的减少量稍大 【答案】B 【解析】电火花计时器应连接交流电源，A错误；为了充分利用纸带，重物应从靠近电火花计时器的位置释放，实验中应先启动电火花计时器后释放纸带，B正确，C错误；由于重物下落过程，存在一定的空气阻力和摩擦阻力，实验中重物动能的增加量通常比重力势能的减少量稍小，D错误.故选B. 4.（南通市2024-2025学年高一下学期期末）用图示气垫导轨装置做“验证系统机械能守恒定律”的实验，下列说法正确的是（　　） A. 需将气垫导轨右端适当调高以平衡摩擦力 B. 实验中不需要测量钩码和滑块的质量 C. 钩码的质量不需要远小于滑块的质量 D. 钩码减小的重力势能等于滑块增加的动能 【答案】C 【解析】实验前将导轨调至水平即可，因为滑块滑动时与导轨之间没有摩擦力产生，因此不需要导轨平衡摩擦力，A错误；设遮光条的宽度d、滑块释放时遮光条中心到光电门中心的距离L、遮光条通过光电门的时间，可知滑块到光电门时的速度大小,滑块从静止释放运动到光电门的过程中，若系统符合机械能守恒定律，则钩码减小的重力势能等于钩码和滑块增加的动能，满足的关系式,则需要测量钩码和滑块的质量，B、D错误.实验中钩码的质量不需要远小于滑块的质量，C正确；故选C. 5.（扬州中学2024-2025学年高一下学期期末）某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中，研究重物从静止开始下落过程中打点计时器打出的一条纸带，在纸带打下的一系列点中，O为起点，取OA段进行实验数据分析，结果发现：重物重力势能的减小量小于动能的增加量.造成这一结果可能的原因是（　　） A. 打点计时器电压过大 B. 重物下落的过程中存在阻力 C. 先释放纸带再接通电源 D. 重物质量测量值偏小 【答案】C 【解析】打点计时器电压过大，振针的打点力度增大，不会导致重力势能的减少量小于动能的增加量，A错误；重物下落的过程中存在阻力，机械能有损失，会导致重力势能的减少量大于动能的增加量，B错误；先释放纸带再接通电源，打O点时重物的初动能不等于0，导致动能的增加量测量值偏大，所以重力势能的减少量小于动能的增加量，C正确；根据，重物质量测量值不会给实验带来误差，D错误.故选C. 6.（常州市2024-2025学年高一下学期期末）在“验证机械能守恒定律”实验中得到如图所示的纸带.在纸带上选取三个连续点A、B、C，测得hA、hB、hC，已知计时器打点周期为T，O、B之间时间间隔为nT，重力加速度为g，则B点速度的测量值为（　　） A. ngT B. C. D. 【答案】B 【解析】中间时刻的瞬时速度，等于这段时间内的平均速度.B点速度的测量值为，故选B. 7.（无锡市2024-2025学年高一下学期期终调研）图甲是“利用自由落体运动验证机械能守恒”的实验装置.让质量为m的重物自由下落，打出一条较为理想的纸带，O为打点计时器在纸带上打出的第一个点，选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E，并测量出OA间的距离为s₁，AC间的距离为s₂，CE间的距离为s₃，如图乙所示.已知打点计时器使用的交流电频率为f，请你回答：（当地重力加速度g） （1）在固定打点计时器时，应将其限位孔处于________方向； （2）手持纸带保持竖直方向，使重物静止在靠近打点计时器的地方，接着要完成的是________（填字母） A. 放开纸带 B. 接通电源 （3）与重物相连接的是图乙中纸带的________端（选填“左”或“右”）； （4）打点计时器从打第一个点O到打点C的过程中，重物的重力势能的减少量为|ΔEp|=________，重物的动能的增加量为ΔEk=________. 【答案】（1）竖直 （2）B （3）左 （4） 【解析】（1）若打点计时器没有固定在竖直平面内，物体不可能做自由落体运动，无法验证机械能否守恒，所以必须让限位孔保持竖直；（2）打点时，应先接通电源，打点稳定后再释放纸带进行实验.故选B. （3） 物体做加速运动，纸带上的点迹间的距离应越来越大，故纸带的左端与重物相连；（4）根据重力势能的定义可知，从打第一个点O到打点C的过程中，重物的重力势能的减少量为；打点计时器使用的交流电的频率为，则打点的时间间隔为，则打C点时重物的速度，重物动能的增加量. 8.（南京市五校共同体2024-2025学年高一下学期期末）如图所示，用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”的实验中，某小组多次记录下落高度h和相应的速度大小v，作出的v2-h图像如图所示，当地的重力加速度为g.关于此实验说法正确的是（　　） A. 由于重锤质量可以不用测量，故对重锤质量大小不作要求 B. 应先释放重物后接通电源 C. 若图线斜率接近2g，则重锤机械能守恒 D. 若图线斜率接近g，则重锤机械能守恒 【答案】C 【解析】验证机械能的表达式中，重锤质量被约去，所以重锤质量可以不用测量，但为了减小空气阻力的影响，应选用质量较大，体积较小的重锤，A错误；为了充分利用纸带，应先接通电源后释放重物，B错误；根据机械能守恒可得，可得，可知若图线斜率接近2g，则重锤机械能守恒，C正确，D错误.故选C. 9.（镇江市2024-2025学年高一下学期期末）小明用如图1所示装置验证机械能守恒定律．长为L的轻杆一端固定摆锤A，另一端可绕O点自由转动，在A的下方有一凹槽，内部装有一小球．现将摆锤拉起，使杆偏离竖直方向成角时，由静止开始释放摆锤，摆锤和小球一起向下摆动．当摆锤到达最低位置时，受到竖直挡板P的阻挡而停止运动，之后小球将飞离摆锤做平抛运动． 某次实验中小球落地点如图2所示，刻度尺的读数为________ 若测得摆锤碰到挡板之后小球的水平位移为s和竖直下落高度为h，重力加速度为g，则小球在最低点的速度_________. 摆锤和小球整体在运动过程中机械能守恒的关系式应为_________用、v、g、L表示 改变释放小球时轻杆与竖直方向的夹角，经多次实验后，以为纵坐标，为横坐标，得到如图3所示图像，若图像的斜率大小为_________即可验证机械能守恒． 小明实验时发现动能的增加量总是大于重力势能的减少量，请写出一条可能的原因． 【答案】均可 重力势能变化量对应的高度应大于或用小球测量的整体速度值偏大.  【解析】刻度尺精确度为1mm；需要估读，其读数为；根据平抛运动规律可得：,,可得.摆锤在摆动过程中，如果机械能守恒，有：,整理得：；因.可得.则图像的斜率大小2gL.小明实验时发现动能的增加量总是大于重力势能的减少量，可能的原因为重力势能变化量对应的高度应大于或用小球测量的整体速度值偏大. 10.（南京市秦淮区2024-2025学年高一下学期期末）在利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中. （1）供实验选择的重物有以下四个，应选择__________. A. 质量为10g的砝码 B. 质量为200g的木球 C. 质量为50g的塑料球 D. 质量为200g的铁球 （2）实验中，某实验小组得到如图所示的一条理想纸带，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，重物的重力势能减少量____，动能增加量____. （3）大多数同学的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是__________ A. 利用公式计算重物速度 B. 利用公式计算重物速度 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 （4）某同学利用他自己实验时打出的纸带，分别测量出打出的各点到第一个点之间的距离h，算出各点对应的速度v，以h为横轴，为纵轴画出了如图所示的图线，图线未过原点O的原因是____________________. 【答案】（1）D （2） （3）C （4）该同学先释放纸带之后才接通了打点计时器的电源或打第一个点时重物下落的速度不为0 【解析】（1）为了减小空气阻力的影响，重物应选用质量大、密度大的小球，则最优选择为质量为200g的铁球.故选D.（2）打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为，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，则重物在B点的速度大小为，打O点到打B点的过程中，动能变化量为.（3）AB．使用该公式计算可以得出速度大小从而求出动能变化量，但这默认了机械能是守恒的，重力势能变化大小等于动能变化大小，故AB错误； C．实验中重力势能的减少量大于动能的增加量，原因为空气阻力和摩擦阻力的影响，故C正确；D．没有采用多次实验取平均值的方法会导致偶然误差较大，不会使大多数实验结果相同，故D错误.故选C. （4） 图线不过原点，说明开始时物体已经具有速度，因此该同学先释放纸带之后才接通了打点计时器电源或打第一个点时重物下落的速度不为0. 11.（南京市金陵中学2024-2025学年高一下学期期末）小明同学利用图甲的实验装置验证动量守恒定律.在长木板上安装光电门I和II，A、B为材料相同、带有等宽遮光条的滑块，A、B的质量分别为m1、m2，让滑块A与静止的滑块B在斜面上发生碰撞，碰撞时间极短，然后通过光电门对滑块进行测速，进而验证动量守恒定律并判断碰撞是否为弹性碰撞，请完成下列填空： （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图乙所示，则d=________.将长木板一端垫高，调整长木板与水平面的夹角，轻推滑块直到经过两光电门的时间相同. （2）某次实验中，滑块通过光电门I时的挡光时间为，则滑块A过光电门I的速度为_______（用相应的物理量符号表示），滑块A、B碰撞后通过光电门II的挡光时间分别为、. （3）若要验证动量守恒定律，需要验证_______与_______在误差允许范围内相等即可验证动量守恒定律（用m1、m2、、和表示）. 【答案】（1）5.00mm （2） （3） 【解析】（1）游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以.（2）滑块A过光电门I的速度为.（3）碰撞后A、B两滑块的速度分别为，，若碰撞过程系统动量守恒，则，即，即需要验证与在误差允许范围内相等即可验证动量守恒定律. 12.（扬州市2024-2025学年高一下学期期末）实验小组用图甲所示的装置验证机械能守恒定律.细绳跨过固定在铁架台上的小滑轮，一端悬挂一个物块（含遮光条），光电门固定在铁架台上.主要的实验操作如下： ①用游标卡尺测量遮光条的宽度d； ②用大拇指将细绳的另一端压在地面上，用米尺测量遮光条到光电门的高度h； ③松开大拇指，让物块由静止下落，记录遮光条经过光电门的遮光时间t； ④改变物块由静止下落时的位置，重复实验. 请回答下列问题： （1）现有以下材质的物块，实验中应当选用______. A. 铁块 B. 木块 C. 橡胶块 （2）用分度值为1mm的米尺测量遮光条到光电门的高度h的示数如图乙所示，则h=______cm. （3）物块经过光电门时速度的大小为______（用题中物理量的符号表示）. （4）已知重力加速度为g，若满足关系式______（用题中物理量符号表示），则验证了物块机械能守恒. （5）实验中，忽略空气阻力，不考虑细绳的质量.实验小组测量遮光条到光电门的高度h时只记录了遮光条距离地面的高度，忘记记录光电门距离地面的高度.小明同学认为高度h的测量值明显偏大，不能验证物块机械能守恒.你认为小明同学的观点______（选填“正确”或“不正确”），理由是______. 【答案】（1）A （2）86.75（86.69~86.81都正确） （3） （4） （5）不正确 可以用图像法进行验证，以为纵轴、以h为横轴建立直角坐标系，描点作图，如果得到的图像是斜率约为的直线，则可验证物块机械能守恒. 【解析】（1）在做验证机械能守恒实验时，为了使阻力的影响尽可能小，要选择体积小质量大的物块，故选A.（2）根据题中给出的米尺图样，读数时需要估读到0.01cm.因此图中遮光条中心所处的位置，读数约为86.75cm.（3）遮光条较窄且通过光电门的时间很短，可近似将平均速度当成是中心通过的瞬时速度，所以.（4）若物体运动过程中机械能守恒，重力势能转化为动能，有，代入数据后，可整理为.（5）设光电门到地面的距离为h1，物体下落过程中满足的机械能守恒表达式应为，即变形为，此时，可以利用图像法进行验证，以为纵轴、以h为横轴建立直角坐标系，描点作图，若得到一条不过原点，但斜率约为的直线，就能证明是机械能守恒的，所以小明同学的说法是不正确的. 13.（扬州市邗江区2024-2025学年高一下学期期末）某实验小组用如图所示的装置验证机械能守恒定律.细绳跨过固定在铁架台上的小滑轮，两端各悬挂一个质量均为M的重锤A（含遮光条）、重锤B.主要的实验操作如下： ①测量遮光条的宽度为d； ②用米尺量出光电门1、2间的高度差h； ③在重锤A上加上质量为m的小钩码； ④将重锤B压在地面上，由静止释放，记录遮光条先后经过两光电门的遮光时间t1、t2； ⑤改变光电门2的位置，重复实验. 请回答下列问题： （1）若本实验只有一个光电门，______（选填“能”或“不能”）完成实验. （2）重锤A经过光电门1时速度的大小为________（用题中物理量的符号表示）. （3）已知重力加速度为g，若满足关系式______（用题中物理量的符号表示），则验证了重锤A、B和钩码组成的系统机械能守恒. （4）某小组实验中发现系统减少的重力势能略大于系统增加的动能，下列原因中可能的是  . A. 存在空气阻力 B. 高度差h的测量值偏小 C. 遮光条宽度d的测量值偏小 （5）实验中，忽略空气阻力，细绳与滑轮间没有相对滑动．某同学认为实验过程中细绳对重锤A和重锤B都做了功，因此重锤A、B和钩码组成的系统机械能并不守恒.该同学的观点_______（选填“正确”或“不正确”），理由是_______． 【答案】（1）能 （2） （3） （4）AC （5）不正确 细绳的拉力属于内力，内力对系统做功的代数和为零，系统只有重力做功，系统机械能守恒 【解析】（1）能完成实验，分两次进行实验，先在光电门1的位置做好标记，并记录光电门在1位置上时重物A经过光电门的时间，然后把光电门移到光电门2的位置，再记录光电门在2位置上时重物A经过光电门的时间，再用米尺量出光电门1、2位置间的高度差h即可.（2）重锤A经过光电门1时，由于遮光条宽度d很小，极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度，所以重锤A经过光电门1时速度的大小为.（3）重锤A经过光电门2时速度的大小为，重锤A从电门1下降到电门2的过程中，系统重力势能的减少量为，系统动能的增加量为.若系统机械能守恒，则有，即.（4）A．存在空气阻力时，系统克服空气阻力做功，会使系统减少的重力势能一部分转化为内能，导致系统减少的重力势能略大于系统增加的动能，故A正确；B．高度差h的测量值偏小，会使计算出的重力势能减少量偏小，那么系统减少的重力势能应小于系统增加的动能，故B错误；C．遮光条宽度d的测量值偏小，会使计算出的速度偏小，从而使系统增加的动能偏小，那么系统减少的重力势能应大于系统增加的动能，故C正确.故选AC.该同学的观点不正确.对于重锤A、B和钩码组成的系统，细绳的拉力属于内力，内力对系统做功的代数和为零，系统只有重力做功，满足机械能守恒的条件，所以系统机械能守恒. 14.（苏州市2024-2025学年高一下学期期末）某实验小组根据弹簧弹性势能表达式（为弹簧劲度系数，为形变量），设计了图甲所示的装置来验证弹簧和重物组成的系统机械能守恒.步骤如下： ①轻弹簧（劲度系数未知）上端固定，下端挂一质量为m且装有遮光片的重物，遮光片宽度为D，重力加速度为g，旁边竖直悬挂一把毫米刻度尺； ②重物静止时，遮光片中心位置记为A，对应刻度为； ③将重物竖直托举到弹簧刚好处于原长，此时遮光片中心位置记为B，对应刻度如图乙所示； ④将光电门调至某一适当位置，并读出光电门中心位置对应的刻度，然后将重物从位置B静止释放，测出遮光片第一次通过光电门的挡光时间，并计算此过程中系统势能的减少量和重物动能的增加量； ⑤多次改变光电门位置，重复步骤④，进行实验验证. （1）若提供以下三种材质不同、质量相同的重物，本实验中应选择 . A. 软木块 B. 橡胶块 C. 铁块 （2）步骤③中遮光片中心位置对应的刻度____cm． （3）步骤④中遮光片第一次通过光电门时，重物的速度____，系统势能的减少量____（均用题中已知物理量符号表示）.若在误差允许范围内，总是与重物动能的增加量相等，即可验证系统机械能守恒. （4）小明认为本实验中重物的质量m无需测量，你是否同意他的观点？请简要说明理由. 【答案】（1）C （2）4.00 （3） （4）同意，根据和的表达式可知，两者均与重物质量m成正比，不影响大小的比较. 【解析】（1）A．软木块质量较小，在下落过程中受到的空气阻力相对其重力的影响较大，会对实验结果产生较大误差，故A错误；B．橡胶块质量也相对较小，且其形状可能不规则，在下落过程中受到的空气阻力等因素不稳定，不利于准确实验，故B错误；C．铁块质量较大，在下落过程中受到的空气阻力相对其重力的影响较小，能更接近理想的自由落体运动，从而更准确地研究能量转化关系，故C正确.故选C.（2）由图乙，可知步骤③中遮光片中心位置对应的刻度.（3）步骤④中遮光片第一次通过光电门时，重物的速度，重物静止时，根据平衡条件有，解得，重物从原长位置下降到，重物的重力势能减小，弹性势能增加，则系统势能的减少量，联立解得.（4）同意，根据和的表达式可知，两者均与重物质量m成正比，不影响大小的比较. 1 学科网（北京）股份有限公司 $