课时检测 第八章 5.实验：验证机械能守恒定律-（配套练习）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版）

5.实验：验证机械能守恒定律 1.（1）A　（2）AB　BDE 解析：（1）由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减少量明显大于动能的增加量，A正确。（2）甲同学做验证机械能守恒定律实验时，只需验证gh＝v2即可，不需要知道重物的质量，但需用打点计时器打出的纸带计算速度v，故选A、B。乙同学做探究加速度与力、质量的关系实验时，需考虑F、m、a三者的测量，取小车为研究对象，利用钩码的重力作为小车所受的合力，用打点计时器打出的纸带计算加速度，故选择B、D、E。 2.（1）B　（2）　（3）2gh＝－ 解析：（1）小球经过光电门1和光电门2的速度可表示为v1＝，v2＝，小球从光电门1运动到光电门2的过程，根据机械能守恒定律可得mgh＝m－m，联立可得2gh＝－，由以上分析可知，还需要知道光电门1和光电门2之间的距离h。故选B。 （2）小球经过光电门1的速度可表示为v1＝。 （3）由（1）分析，可知，若满足表达式2gh＝－，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。 3.（1）1.0　（2）0.255　0.250　（3）BD 解析：（1）打点计时器打B点时，重锤下落的速度vB＝＝ m＝1.0 m/s。 （2）从起点O到打下B点的过程中，重锤的重力势能减少量ΔEp＝mghB＝0.5×9.8×5.21×10－2 J＝0.255 J，动能的增加量ΔEk＝m＝×0.5×1.02 J＝0.250 J。 （3）由于数据测量造成的误差，ΔEp可能大于ΔEk，也可能小于ΔEk，选项A错误；由于纸带和限位孔有摩擦，一部分重力势能转化为内能，则ΔEp总是略大于ΔEk，选项B正确；由于实验操作不规范造成的ΔEp可能大于ΔEk，也可能小于ΔEk，选项C错误；由于重锤下落过程有空气阻力，一部分重力势能克服阻力做功，则ΔEp总是略大于ΔEk，选项D正确。 4.（1）B　（2）mgh　（3）　（4）gh＝ （5）减小空气阻力对实验的影响 解析：（1）光电门具有计时功能，故不需要秒表，实验需使用刻度尺测量B、A的竖直高度差h，验证机械能守恒定律的表达式中，小球的质量可以约去，故不需要使用天平（含砝码）。故选B。 （2）小球从B点至A点过程中，重力势能减少量为ΔEp＝mgh。 （3）根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，小球通过最低点的速度大小为v＝。 （4）小球从静止释放到最低点的过程中，若小球机械能守恒，则有mgh＝mv2，整理得gh＝。 （5）实验时应选用密度稍大的重物，这样做能减小误差的主要原因是减小空气阻力对实验的影响。 5.（1）3.48　（2）1.24　1.28　（3）＜　存在空气阻力 解析：（1）v5＝ m/s＝3.48 m/s。 （2）重力势能的增量ΔEp＝mgΔh，代入数据可得ΔEp＝1.24 J，动能减少量为ΔEk＝m－m，代入数据可得ΔEk＝1.28 J。 （3）由计算可得ΔEp＜ΔEk，主要是由于存在空气阻力。 6.（1）B　（2）C　（3）甲　（4） gh2＝ 解析：（1）通过打点计时器可以知道计数点之间的时间间隔，所以不需要秒表；由于验证机械能守恒定律的表达式中质量可以约去，所以不需要天平；需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离，B正确。 （2）为了减小实验误差，释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置，手提纸带的一端，并且使重物靠近打点计时器，故合理的为C。 （3）甲小组的方案更合理，因为在乙小组的方案中还受到细线与滑轮之间的阻力影响。 （4）B点的速度大小为vB＝，若系统机械能守恒，则有m1gh2－m2gh2＝m1＋m2，整理有gh2＝。 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.实验：验证机械能守恒定律 1.（1）用如图所示的装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是　　　　（填选项前字母）。 A.重力势能的减少量明显大于动能的增加量 B.重力势能的减少量明显小于动能的增加量 C.重力势能的减少量等于动能的增加量 D.以上几种情况都有可能 （2）甲同学准备做“验证机械能守恒定律的实验”，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 图中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材是　　　　；乙同学需在图中选用的器材是　　　　（用字母表示）。 2.（2025·江苏省无锡市高一期中）某同学设计出如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2。小球直径为d，光电计时器记录下小球通过光电门的时间Δt1、Δt2，已知当地的重力加速度为g。 （1）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量　　　　（填选项前字母）。 A.小球的质量m B.光电门1和光电门2之间的距离h C.小球从光电门1到光电门2下落的时间t （2）小球通过光电门1时的瞬时速度v1 ＝ 　　　（用题中所给的物理量符号表示）。 （3）若满足表达式　　　　（用题中所给的物理量符号表示），就可以验证小球下落过程中机械能守恒。 3.（2025·湖南省岳阳市高一期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在8 V、50 Hz的交流电源上，自由下落的重锤质量为0.5 kg，选出一条理想的纸带如图所示，A、B、C为连续打出的点，取g＝9.8 m/s2，O为起始点，则： （1）打点计时器打B点时，重锤下落的速度vB＝　　　　m/s（保留两位有效数字）； （2）从起点O到打下B点的过程中，重锤的重力势能减少量ΔEp＝　　　　J，动能的增加量ΔEk＝　　　　J；（ΔEp、ΔEk均保留三位有效数字）； （3）由以上数据可以知道ΔEp总是略大于ΔEk，其原因是　　　　（填选项前字母）。 A.由于数据测量有误差造成的 B.由于纸带和限位孔有摩擦造成的 C.由于实验操作不规范造成的 D.由于重锤下落过程有空气阻力造成的 4.（2025·江苏省淮安市高一期中）为验证机械能守恒定律，某小组同学设计的实验装置如图所示，细线的一端拴一个金属小球，另一端连在天花板O处。先用水平作用力将小球从最低点A处缓慢拉至B点，然后由静止释放，B、A的竖直高度差为h，记录小球通过A处光电门的遮光时间为t，金属小球的直径为d，整个过程中细线都处于绷直状态，已知当地重力加速度为g。 （1）为了验证机械能守恒定律，下列必须使用的器材是　　　　。（填正确答案前的字母标号） A.秒表　　B.刻度尺　　C.天平（含砝码） （2）若小球质量为m，小球从B点至A点过程中，重力势能减少量为　　　　。 （3）小球通过最低点的速度大小为　　　　。 （4）小球从静止释放到最低点的过程中，满足机械能守恒的关系式为　　　　　（用d、g、h、t表示）。 （5）实验时应选用密度稍大的重物，这样做能减小误差的主要原因是　　　　　　　。 5.某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05 s闪光一次，如图所示的数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表。（当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m＝0.2 kg，结果保留3位有效数字） 时刻 t2 t3 t4 t5 速度/（m·s－1） 4.99 4.48 3.98 （1）由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝　　　　m/s； （2）从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝　　　　J，动能减少量ΔEk＝　　　　J； （3）在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，即可验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp　　　　（选填“＞”“＜”或“＝”）Ek，造成这种结果的主要原因是　　　　　　　 　　　　　　　。 6.（2025·江西省南昌市高一期末）在进行“验证机械能守恒定律”的实验中，甲、乙两实验小组分别采用了如图1和图2所示的装置进行实验。 （1）甲组同学采用了图1所示的方案，除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、交流电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是　　　　。（填正确答案前的字母标号） A.秒表　　B.刻度尺　　C.天平（含砝码） （2）甲组同学释放纸带前的瞬间，重物和手的位置合理的是　　　　（填选项前字母）； （3）比较两种实验方案，你认为　　　　组（选填“甲”或“乙”）同学采用的实验方案误差更小； （4）乙组同学采用图2所示的方案完成实验，选出一条纸带如图3所示，其中O点为起始点，A、B、C三个连续计时点到O点的距离分别为h1、h2、h3，打点计时器打点周期为T，重物质量m1大于m2，重力加速度为g。打下B点时重物速度大小表达式为　　　　　　　　　，若通过纸带验证OB过程系统机械能守恒，其表达式为　　　　　　　　　。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $