专题06 机械能守恒定律实验（期末真题汇编，黑吉辽蒙专用）高一物理下学期

**基本信息** 专题聚焦机械能守恒定律实验，汇编28道高一下期末真题，涵盖气垫导轨、打点计时器等多种实验装置，注重操作细节与误差分析，适配期末复习需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |实验题|28道|验证机械能守恒的多种方案（如气垫导轨测速度、打点计时器纸带分析、光电门计时）|结合真实实验情境（如智能手机传感器、阿特伍德机），突出误差分析（动能增加量小于势能减少量的原因）和图像应用（L-1/t²图像斜率）|

专题06 机械能守恒定律实验（解析版） 1大高频考点概览 考点01 机械能守恒定律实验 一、实验题 1．（24-25高一下·内蒙古赤峰·期末）如图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下： A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平； B．测出遮光条的宽度； C．测出滑块的质量； D．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离； E．释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间； F．用天平称出托盘和砝码的总质量； G．…… (1)在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中，系统的重力势能减少了_______________（用物理量的符号表示）； (2)若符合机械能守恒定律的结论，以上测量的物理量应该满足的关系为_______________（用物理量的符号表示）； (3)改变多次实验，作出图像，若机械能守恒，则图像应为_______________； A． B． C． (4)在操作正确的情况下，多次实验发现动能的增加量总是略小于重力势能的减少量，其可能的原因是_______________（写出一种情况即可）。 【答案】(1)mgL (2) (3)C (4)滑块运动中受空气阻力的作用 【详解】（1）在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中，系统的重力势能减少了 （2）滑块通过光电门的速度大小为 根据机械能守恒定律得 若符合机械能守恒定律的结论，应该满足的关系为 （3）根据 可得 若机械能守恒，则图像为过原点的倾斜直线。 故选C。 （4）在操作正确的情况下，多次实验发现动能的增加量总是略小于重力势能的减少量，其可能的原因是滑块运动中受空气阻力的作用，使得有一部分重力势能转化为内能。 2．（24-25高一下·内蒙古包头·期末）某物理小组利用如图（a）所示实验装置来“验证机械能守恒定律”。所用器材包括：装有声音传感器的智能手机、铁球、米尺、钢尺等。实验操作步骤如下： a.在钢尺的一端粘一层橡皮泥（厚度不计），将该端伸出水平桌面少许，用米尺测出钢尺上表面与地板间的高度差； b.将质量为的铁球放在钢尺末端的橡皮泥上，保持静止状态； c.将手机置于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目； d.迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落； e.传感器记录声音振幅随时间的变化曲线。 (1)声音振幅随时间的变化曲线如图（b）所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应敲击钢尺和铁球落地的时刻，则铁球下落的时间间隔_____（结果保留两位有效数字）。 (2)已知铁球质量，下落过程中，以公式计算得到铁球动能的增加量为_____J（结果保留三位小数）；经计算得，铁球重力势能的减少量为2.352J。据此可得出，在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机械能守恒。 (3)若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果_____（选填“有”或“没有”）影响。 【答案】(1)0.50 (2)2.304 (3)没有 【详解】（1）铁球下落的时间间隔 （2）铁球动能增加量为 （3）根据运动的独立性，敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，不影响铁球竖直方向的运动，对实验测量结果没有影响。 3．（24-25高一下·内蒙古通辽·期末）某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。主要实验步骤如下： ①实验前先调节气垫导轨水平，测量出遮光条的宽度； ②将滑块置于气垫导轨最右端，测出遮光条中心到光电门中心的距离； ③接通气泵，将滑块从导轨最右端由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间，此过程砂桶没有触地； ④用天平测出滑块和遮光条的总质量，砂和砂桶的总质量； ⑤仅改变光电门的位置，重复步骤②③，测得多组和的数据。 (1)本实验________（选填“需要”或“不需要”）满足的条件。 (2)已知当地的重力加速度为，遮光条通过光电门时，系统的动能增加量为________；系统的重力势能减少量为________。（用题中所给物理量的字母表示） (3)作出图像，如图乙所示，根据机械能守恒定律，图线斜率的理论值为______________（用题中所给物理量的字母表示）。 【答案】(1)不需要 (2) (3) 【详解】（1）本实验验证机械能守恒定律，不需要将砂和砂桶的总重力近似等于滑块的拉力，所以不需要满足的条件。 （2）[1]遮光条通过光电门的时间很短，用平均速度近似等于瞬时速度，故遮光条通过光电门时的速度大小为 遮光条通过光电门时，系统的动能增加量为 [2]系统的重力势能减少量为 （3）若满足机械能守恒定律，则有 整理可得 则图线斜率的理论值为 4．（24-25高一下·内蒙古呼伦贝尔·期末）用如图甲的实验装置验证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。实验中获取的一条纸带如图乙所示，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点（图中未标出），打点频率为50Hz，计数点间的距离已标记在纸带上。已知m1=50g，m2=150g。（g=10m/s2，所有结果均保留两位有效数字） (1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=____m/s。 (2)在打下0~5的过程中系统动能的增加量____J，系统重力势能的减少量____J。 (3)由此得出的结论是：____________________。 (4)在本实验中，若某同学作出了图像，如图丙所示，则当地的重力加速度的测量值g=____m/s2。 【答案】(1) (2) (3)在实验误差范围内，系统机械能守恒。 (4) 【详解】（1）每相邻两计数点间还有4个打下的点，故计数点的时间间隔为 打下计数点5时的速度等于4~6的平均速度，即 （2）[1]打下0~5的过程中系统动能的增加量 [2]系统重力势能的减少量 （3）由此得出，在实验误差范围内，系统机械能守恒。 （4）根据机械能守恒，可得 整理得 图像斜率为 解得当地的重力加速度 5．（24-25高一下·内蒙古·期末）用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。在固定的光滑斜面上安装光电门A和B，让带有遮光条的滑块沿着斜面匀加速下滑，测得遮光条通过光电门A、B的遮光时间分别为，以及两光电门中心间的距离为L，滑块（含遮光条）的质量为m，遮光条的宽度为d，斜面的倾角为，重力加速度大小为g。回答下列问题： (1)滑块通过光电门A、B时的速度大小分别为______、______。 (2)滑块从光电门A运动到光电门B的过程中重力势能的减小量______。 (3)若______成立，则可验证机械能守恒定律。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）[1][2]滑块通过光电门A、B时的速度大小分别为， （2）滑块从光电门A运动到光电门B的过程中重力势能的减小量 （3）若机械能守恒则满足 即 6．（24-25高一下·内蒙古·期末）用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。在固定的光滑斜面上安装光电门和，让带有遮光条的滑块沿着斜面匀加速下滑，测得遮光条通过光电门、的遮光时间分别为、，以及两光电门中心间的距离为，滑块（含遮光条）的质量为，遮光条的宽度为，斜面的倾角为，重力加速度大小为。回答下列问题： (1)滑块通过光电门、时的速度大小分别为___________、___________。 (2)滑块从光电门运动到光电门的过程中重力势能的减小量___________。 (3)若___________成立，则可验证机械能守恒定律。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）[1]滑块通过光电门时的速度大小可用遮光条通过光电门的平均速度计算，即 [2]滑块通过光电门时的速度大小可用遮光条通过光电门的平均速度计算，即 （2）滑块从光电门运动到光电门的过程中重力势能的减小量 （3）滑块势能的减少量和动能的增加量若相等，滑块机械能守恒，即，整理得 7．（24-25高一下·内蒙古巴彦淖尔·期末）某同学验证机械能守恒定律的实验装置如图所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。 (1)测得小车（含遮光片）的质量为M，两光电门之间的距离为s，遮光片的宽度为d，重力加速度大小为g。调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行。释放小车，小车通过两光电门的遮光时间分别为t1和t2，则小车经过光电门1时的速度大小为______。 (2)为了验证小车和钩码组成的系统机械能是否守恒，还需要测量的物理量（含符号）是______。 (3)若满足关系式______，则说明小车和钩码组成的系统机械能守恒。（用题中已知或测出的物理量符号表示） (4)关于该实验，下列说法正确的是______。 A．钩码的质量必须远小于小车的质量 B．垫高轨道左侧，平衡摩擦力 C．重复实验时，必须让小车从同一位置释放 【答案】(1) (2)钩码的质量m (3) (4)B 【详解】（1）根据速度、位移、时间的关系可知，小车经过光电门1时的速度大小为 （2）要验证系统的机械能是否守恒，还需要知道钩码的质量（m） （3）若系统机械能守恒则有 （4）A．本实验不需要用钩码的重力来代替小车受到的外力，因此无需满足钩码的质量远小于小车的质量，故A错误； B．垫高轨道左侧，平衡摩擦力，使整个系统只有重力做功，方才符合机械能守恒的条件，故B正确； C．为了获得多组数据，便于实验数据分析，应使小车从不同的位置释放，避免实验的偶然性，故C错误。 故选B。 8．（24-25高一下·内蒙古锡林郭勒盟第二中学·期末）用如图所示装置验证机械能守恒定律，装有遮光条的滑块放置在气垫导轨上的A位置，细线绕过固定在导轨右端的定滑轮，一端与滑块连接，另一端悬吊钩码。测出遮光条的宽度d，滑块与遮光条的总质量M，A到光电门中心距离x。调节气垫导轨水平，由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t。将遮光条通过光电门的平均速度看作滑块中心到达光电门中心点时的瞬时速度。已知钩码的质量为m，当地重力加速度为g。 (1)滑块从A处到达光电门中心处时，m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=______，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp=______，在误差允许的范围内，若ΔEk=ΔEp，则可认为系统的机械能守恒。（均用题中字母表示） (2)某同学实验时，保持光电门的位置不变，改变滑块的位置A，测出多组对应的x与t的数值，经过计算发现系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，其原因可能是______。 A．钩码质量太大 B．气垫导轨未完全调水平，左端高于右端 C．系统受到空气阻力 (3)某同学为了减小误差，通过调整A的位置来改变x，测出对应的通过光电门的时间t，得到若干组数据后，在坐标纸上描点，拟合出直线，则该同学描绘的是______图像。 A．x-t B．x- C．x- D．x-t2 (4)某同学实验时，气泵不能工作，他想到用使轨道倾斜的方法来平衡摩擦力，如果已经平衡了摩擦力，______（选填“能”或“不能”）用此装置验证系统机械能守恒。 【答案】(1) mgx (2)B (3)C (4)不能 【详解】（1）[1]滑块从A到达光电门的速度为v= 则动能的增加量 [2]系统的重力势能减少量可表示为 （2）A．钩码质量大小对实验不产生影响，A错误； B．未完全调水平，左端高于右端，则滑块的重力势能会减少，系统动能增加量等于系统重力势能的减少量，所以系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，B正确； C．若存在空气阻力，则ΔEp会略大于ΔEk，C错误。 故选B。 （3）根据 则有 整理可得 描绘的是图像 故选C。 （4）若已经平衡了摩擦力，对整个系统，该装置仍不能验证系统机械能守恒，因为有摩擦力做功，没有满足只有重力做功，机械能不守恒。 9．（24-25高一下·辽宁丹东·期末）某同学准备用图示实验装置验证机械能守恒定律：气垫导轨上B处安装了一个光电门，滑块从A处静止释放，验证带遮光条的滑块和钩码、细轻绳组成的系统在从A处运动到B处的过程中机械能守恒。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________ A．实验要验证的是：系统减少的重力势能与增加的动能是否相等 B．滑块必须由静止释放 C．钩码质量应远小于滑块的质量 D．滑块释放的位置离光电门适当远一点，可以减小实验误差 (2)该同学在实验中测量出了滑块的质量M、钩码质量m、A与B间的距离L、遮光条的宽度为d（）和遮光条通过光电门的时间为t，已知当地重力加速度为g，为验证机械能守恒需要验证的表达式是________________； (3)该同学多次重复以上实验步骤，得到的实验数据显示，系统减少的重力势能略大于增加的动能，你认为原因是什么________________________________。 【答案】(1)ABD (2) (3)因为有阻力的作用，所以重力势能的减少量略大于动能的增加量 【详解】（1）A．实验要验证的是钩码重力势能的减少量等于钩码和滑块（含遮光条）动能的增加量，故A正确； B．若滑块和钩码的具有一定初速度，但该装置无法测量该初速度，所以滑块必须由静止释放，从而保证初速度为0，故B正确； C．本题验证系统机械能守恒，与滑块和钩码质量大小关系无关，故C错误； D．滑块释放的位置离光电门适当远一点，则滑块在通过光电门时的时间就越短，得到的瞬时速度就越精确，可以减小实验误差，故D正确。 故选ABD。 （2）滑块高度不变，钩码高度下降L，系统重力势能的减少量为 滑块通过光电门的速度为 此过程中滑块和钩码组成的系统动能的增加量为 为验证机械能守恒需要验证的表达式为 （3）在做实验的过程中因为有阻力的作用，所以重力势能的减少量略大于动能的增加量。 10．（24-25高一下·辽宁大连·期末）某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带，已知钩码的质量远小于小车的质量。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示. (1)已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小__________m/s，打出P点时小车的速度大小__________m/s.（结果均保留2位小数） (2)若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得物理量，应表示_____。 (3)若这些物理量满足关系______，则可验证动能定理。（用、、、、、表示） 【答案】(1) 0.36 1.80 (2)BP间距离 (3) 【详解】（1）[1] 打出B点时小车的速度大小 [2] 同理，打出P点时小车的速度大小 （2）若要验证动能定理，需要测量钩码的质量和小车的质量，还需要知道钩码下降的距离，即BP间距离，故应表示BP间距离。 （3）钩码的质量远小于小车的质量，故绳子的拉力近似等于钩码的重力，对小车，根据动能定理，故若上式在实验误差范围内成立，则可验证动能定理。 11．（24-25高一下·内蒙古通辽实验中学、霍林郭勒市第一中学·期末）某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。主要实验步骤如下： ①实验前先调节气垫导轨水平，测量出遮光条的宽度d； ②将滑块置于气垫导轨最右端，测出遮光条中心到光电门中心的距离L； ③接通气泵，将滑块从导轨最右端由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间t； ④用天平测出滑块和遮光条的总质量M，砂和砂桶的总质量m； ⑤仅改变光电门的位置，重复步骤②③，测得多组L和t的数据。 (1)本实验___________（选填“需要”或“不需要”）满足的条件。 (2)遮光条通过光电门时的速度大小为___________。（用题中所给物理量的字母表示） (3)当地的重力加速度为g，遮光条通过光电门时，系统的动能增加量为___________；系统的重力势能减少量为___________。（用题中所给物理量的字母表示） (4)作出L−图像，如图乙所示，根据机械能守恒定律，图线斜率k的理论值为________________（用题中所给物理量的字母表示）。实验结果发现，图线斜率k的实验值总小于理论值，产生这一误差可能的原因是_______________________________________________________________________。（写出1条即可） 【答案】(1)不需要 (2) (3) (4) 砂和砂桶的总质量m测量值偏小；滑块和遮光条的总质量M测量值偏大；遮光条宽度d测量值偏大；实验中气垫导轨右侧稍高 【详解】（1）本实验中不需要将砂和砂桶的总重力近似等于滑块的拉力，所以不需要满足的条件； （2）遮光条通过光电门的时间很短，用平均速度近似等于瞬时速度，故遮光条通过光电门时的速度大小为 （3）[1]遮光条通过光电门时，系统的动能增加量为 [2]系统的重力势能减少量为 （4）[1]若满足机械能守恒定律，则满足 化简可得 则图线斜率的理论值为 [2]若图线的斜率k的实验值总小于理论值，则产生这一误差可能的原因是砂和砂桶的总质量m测量值偏小；滑块和遮光条的总质量M测量值偏大；遮光条宽度d测量值偏大；实验中气垫导轨右侧稍高。 12．（24-25高一下·辽宁省鞍山市·期末）如图甲所示的装置叫作阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示，已知重力加速度为g。 （1）实验时，该同学进行了如下搰作： ①将质量均为M（A的含挡光片，B的含挂钩）的重物用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出___________（填“A的上表面”“A的下表面”或“遮光片中心”）到光电门中心的竖直距离h及遮光片的宽度d； ②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）由静止开始运动，光电门记录挡光片遮光的时间为∆t； （2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为___________； （3）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间的定量关系是___________，m不断增大时，a会趋于___________。 【答案】 遮光片中心 【详解】（1）①[1]实验时，因测量出的速度可视为挡光片中心的速度，所以测量出遮光片中心到光电门中心的竖直距离h。 （2）[2]重物A经过光电门时的速度为 如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为 （3）[3][4]根据牛顿第二定律可知 解得a与m之间的定量关系是 当m增大时，式子的分母趋近于1，则a的值会趋于重力加速度g。 13．（24-25高一下·吉林·期末）某实验小组用如图1所示的装置来验证系统的机械能守恒。物块甲、乙通过轻质细线连接，轻质细线跨过桌面右边缘的定滑轮，甲被锁定在光滑水平桌面上，乙竖直悬挂，在乙的下方距离h处固定安装一光电门，已知甲、乙的质量相等均为m，乙的上下表面间距为，甲、乙均视为质点，现由静止解锁甲，乙向下运动通过光电门的时间为，多次改变甲解锁时乙到光电门间的高度差h，测出乙通过光电门相应的时间，用测得的数据描绘出与h的关系图像如图2所示，不计滑轮的摩擦，重力加速度为g，回答下列问题： (1)乙通过光电门的速度为______； (2)乙从静止下落高度h的过程中，系统重力势能减小量______，当等式______成立时，就验证系统的机械能守恒； (3)当图2的斜率______，就说明系统的机械能守恒。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）乙通过光电门的速度为 （2）[1]乙从静止下落高度h的过程中，甲的重力势能不变，乙重力势能的减小量就是系统重力势能的减小量，则 [2]系统动能的增加量 当时，系统的机械能守恒，即 （3）由，可得 系统的机械能守恒时，图像的斜率 14．（24-25高一下·吉林长春·期末）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，其中重物质量为，交流电频率为。 (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)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。点为第一个点，、、和为4个连续的点。从刻度尺读得：，，__________； (3)已知当地重力加速度取，则从点到点，重物的重力势能变化量的绝对值__________、点的动能__________（计算结果均保留3位有效数字）。 【答案】(1)阻力与重力之比更小 (2)33.00 (3) 0.547 0.588 【详解】（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：阻力与重力之比更小。 （2）图中刻度尺的分度值为，由图2可知 （3）[1]从点到点，重物的重力势能变化量的绝对值 [2]打下点时，重物的速度为 点的动能 15．（24-25高一下·吉林长春·期末）用如图甲所示的实验装置验证系统机械能守恒。从某一高度同时由静止释放、，拖着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。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是重物刚释放时打下的点，每相邻两计数点间还有4个点未标出。所用电源频率为，、。 (1)在实验过程中，以下说法正确的是________。 A．本实验中不需要测量、的质量 B．先接通电源，再释放重物 C．测出重物下落时间t，通过计算出瞬时速度 (2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量________，系统重力势能的减少量________；在误差允许的范围内，，则系统的机械能守恒。（g取，结果均保留三位有效数字） 【答案】(1)B (2) 1.15 1.20 【详解】（1）A．由题意，验证系统机械能守恒，实验原理为 显然需要测量、的质量，故A错误； B．为了充分利用纸带，应先接通电源，再释放重物，故B正确； C．重物的速度要通过纸带上的点迹来计算，而不是用运动学的公式来计算，故C错误。 故选B。 （2）[1]0是重物刚释放时打下的点，每相邻两计数点间还有4个点未标出,则相邻计数点间的时间间隔为 打下计数点5时重物的瞬时速度大小为 系统动能的增加量 [2]系统重力势能的减少量 在误差允许的范围内，，则系统的机械能守恒。 16．（24-25高一下·吉林·期末）某同学用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。已知小球的质量为，小球的直径为，当地的重力加速度为。 (1)为测量绳长，将小球竖直悬挂，将刻度尺零刻度刚好对齐传感器处细绳的悬点，测出悬点到小球“上沿”的距离，如图乙所示，则绳长___________cm。 (2)调整光电门位置使其正对小球球心，然后将小球拉至细绳与竖直方向的夹角为的位置后，由静止释放，当小球摆至最低点时，通过光电门的时间为，则小球通过光电门时的速度大小___________（用题中所给字母表示）。 (3)若小球由静止释放到摆至最低点的过程中机械能守恒，则应满足的关系式为___________（用、、、和表示）。 【答案】(1)36.50（36.48~36.52） (2) (3) 【详解】（1）刻度尺的最小分度值为，读数时要估读1位，则绳长为 （2）小球通过光电门时的速度大小为 （3）如果满足机械能守恒，则有 整理可得 17．（24-25高一下·吉林·期末）利用如图所示的装置验证机械能守恒定律的实验。 (1)下列操作正确的是___________ A．打点计时器应接到直流电源上 B．先释放重物，后接通电源 C．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器 D．利用公式v=gt或计算重物速度 (2)如下图所示，为实验中所得到的甲、乙两条纸带，应选___________（选填“甲”或“乙”）纸带好。 (3)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，测得它们到运动起始点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=___________。 【答案】(1)C (2)甲 (3) 【详解】（1）A．打点计时器应接到交流电源上，选项A错误； B．先接通电源，后释放重物，选项B错误； C．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器，以充分利用纸带，选项C正确； D．利用公式或计算重物速度，就相当间接使用了机械能守恒定律，失去了验证的价值，应该通过纸带上两点间的平均速度等于中间时刻的速度来计算重物的速度；选项D错误。 故选C。 （2）为实验中所得到的甲、乙两条纸带，为了使得打第一个点的速度为零，应选第一、二两个点间距接近2mm的纸带，即选择甲纸带好。 （3）[1]从打点到打点的过程中，重物的重力势能减少量； [2]动能增加量。 18．（24-25高一下·吉林长春·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，两端分别悬挂质量为M的重锤A（含遮光条）和质量为m的重锤B（M>m）。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用米尺量出光电门1、2间的高度差h； ③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； ④改变光电门2的位置，重复实验。 请回答下列问题： (1)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=___________mm； (2)重锤A经过光电门2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组成的系统机械能守恒； (4)实验中，忽略空气阻力，细绳与滑轮间没有相对滑动。有同学认为细绳与滑轮间的静摩擦力做功但不产生内能，因此重锤A、B组成的系统机械能守恒。该同学的观点___________（选填“正确”或“不正确”），理由是___________。 【答案】(1)5.25 (2) (3) (4) 不正确 静摩擦力对重锤A、B组成的系统做负功，系统机械能减小 【详解】（1）遮光条的宽度为 （2）重锤A经过光电门2时速度的大小为 （3）根据题意得， 可知系统机械能守恒需要满足关系式 （4）[1]该同学的观点不正确； [2]静摩擦力对重锤A、B组成的系统做负功，系统机械能减小。 19．（24-25高一下·吉林·期末）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。图中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个记录点（图中未标出），所用电源的频率为50Hz。已知m1＝50g、m2＝150g，则：（当地的重力加速度g取9.8m/s2） (1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝________m/s。 (2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量ΔEk＝________J，系统重力势能的减少量ΔEp＝________J（计算结果均保留3位有效数字）。 (3)你认为本实验中使用的定滑轮是否会引起误差________？如果你认为不会引起答“不会”，如果你认为会有误差答“会”，指出两点因使用滑轮而产生误差的原因________。 【答案】(1)2.4 (2) 0.576 0.588 (3) 会 滑轮与细绳之间有摩擦、滑轮有质量 【详解】（1）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点5的瞬时速度 （2）[1]在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量 [2]系统重力势能的减少量 （3）[1][2]本实验中使用的定滑轮会引起误差；使用滑轮而产生误差的原因：滑轮与细绳之间有摩擦、滑轮有质量。 20．（24-25高一下·吉林省农安县第十中学·期末）学校物理兴趣小组用自由下落法验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，实验中所用重物的质量，当地的重力加速度大小。同学们按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示，其中A、B、C、D、E、F、G为七个连续的计时点，部分相邻计时点间的距离已在图乙中标出。计算结果均保留三位有效数字。 (1)当打点计时器打下D点时，重物的速度大小__________。 (2)从打点计时器打下D点到打点计时器打下F点，重物重力势能的减少量__________J，重物动能的增加量__________J。 (3)根据（2）中数据处理的结果可知________（填“>”“=”或“<”），该误差是由未考虑各种阻力的影响造成的，属于__________（填“偶然”或“系统”）误差。 【答案】(1) (2) (3) 系统 【详解】（1）当打点计时器打下D点时，重物的速度大小，解得 （2）[1][2]从打点计时器打下D点到打点计时器打下F点，重物重力势能的减少量 重物动能的增加量 其中 解得， （3）[1][2]因为存在各种阻力的影响，所以，该误差属于系统误差。 21．（24-25高一下·吉林省长春希望高中·期末）如甲图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，在释放纸带前，重物应靠近打点计时器，手捏住纸带上部释放，打出一条清晰的纸带如图乙所示，O为下落起始点，A、B、C为纸带上打出的连续点迹，若重物质量为m，重力加速度为g，相邻打点时间间隔为T。        (1)从O到B的过程中，重物减小的重力势能为_____________。（请用题中和图中字母表示） (2)打点计时器打B点时，重物的瞬时速度为____________。（请用题中和图中字母表示） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）从O到B的过程中，重物减小的重力势能为 （2）打点计时器打B点时，重物的瞬时速度为 22．（24-25高一下·辽宁省七校协作体·期末）用图甲的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)下列做法中正确的有（   ） A．必须要称出重物的质量 B．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置 C．图中两限位孔必须在同一竖直线上 D．可以用或者计算某点速度 (2)选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个相邻的计时点，打点计时器通过频率为50Hz的交变电流，用刻度尺测得，，，重锤的质量为1.00kg，g取。甲同学根据以上数据算出：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；此时重锤的速度为_______m/s。（结果均保留三位有效数字） 【答案】(1)C (2) 1.88 1.92 【详解】（1）A．由于验证机械能守恒定律的表达式中质量可以约去，所以不需要称出重物的质量，故A错误； B．为了减小误差，数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，故B错误； C．为了减小摩擦阻力的影响，图中两限位孔必须在同一竖直线上，故C正确； D．求解速度时需利用纸带上的点迹，用平均速度等于中间时刻的瞬时速度的思想方法去求解，不可以用或者计算某点速度，因为这样默认重物机械能守恒，失去了验证的意义，故D错误。 故选C。 （2）[1]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 [2]此时重锤的速度为 23．（24-25高一下·黑龙江省大庆市大庆中学·期末）用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)关于该实验的分析，以下说法中正确的是________ A．打点计时器接到学生电源的“直流输出”端 B．必须用天平测出重锤的质量 C．应该尽量选择质量大、体积小的重锤 D．用计算打点计时器打下某点时重锤的瞬时速度 (2)安装好实验装置，正确进行实验操作。从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。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、、。当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。只要表达式________________在误差允许的范围内成立，就可以验证机械能守恒。用本问中所给字母表示 (3)若实验中测得O点到B点过程中重力势能减少量小于动能增加量，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 D．重锤下落过程中受到空气阻力 【答案】(1)C (2) (3)C 【详解】（1）A．打点计时器应该接到学生电源的“交流输出”端，故A错误； B．因为在“验证机械能守恒定律”的实验中，比较的是mgh和的大小关系，其中的m可以被约去，所以不需要测出重锤的质量，故B错误； C．为了减小阻力造成的误差，应该尽量选择质量大、体积小的重锤，故C正确； D．如果用计算速度，相当于已经用到了机械能守恒定律，故D错误。 故选C。 （2）点的重力势能 B点的速度 所以B点的动能 只需要满足 即可验证机械能守恒定律。整理得 （3）A．工作电压偏高不会导致重力势能减少量小于动能增加量，工作电压偏高主要影响打点的清晰度，故A错误； BD．存在空气阻力和摩擦力时，机械能会有损失，应该是重力势能减少量大于动能增加量，故BD错误； C．接通电源前释放了纸带，此时纸带开始下落时还没有打点，后面打出的点对应的速度会比正常情况下偏大，从而导致计算出的动能增加量偏大，可能出现重力势能减少量小于动能增加量的情况，故C正确。 故选C。 24．（24-25·辽宁省鞍山市·期末）某同学利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。 (1)以下四种测量方案中，合理的是______ A．直接测量下落高度h和下落时间t，通过算出瞬时速度v B．直接测量下落高度h，通过算出瞬时速度v C．根据纸带上某点的瞬时速度v，再由算出高度h D．直接测量下落高度h，根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得该点的瞬时速度v (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（速度为0）的距离分别为hA、hB、hC，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，重物的重力势能减少量为______，动能增加量为______。（用第（2）问中的物理量符号表示） (3)实验发现重物重力势能的减少量通常略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是______ A．属于偶然误差 B．可以通过多次测量取平均值的方法来减小 C．属于系统误差 D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小 【答案】(1)D (2) (3)CD 【详解】（1）物体下落的高度h用刻度尺测出，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；而不能用或计算出瞬时速度v，因为这样就默认了机械能守恒，失去了验证的意义了。 故选D。 （2）[1]从打下点到打下点的过程中，重物的重力势能减少量为 [2]打下点时重物的速度为 则从打下点到打下点的过程中，重物的动能增加量为 （3）实验发现重物重力势能的减少量通常略大于动能的增加量，是因为重物下落过程有一定的空气阻力和摩擦阻力，使得由于一部分重力势能的减少量转化为内能；这个误差属于系统误差，不能通过多次测量取平均值的方法来减小，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小。 故选CD。 25．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期末）由于空间站中的物体处于完全失重状态，不能使用天平直接测量小球的质量，为此哈三中物理兴趣小组的同学们利用刚刚学过的机械能守恒定律的相关知识，设计了在太空中测量小球质量的实验，装置如图所示：轻质弹簧左端固定在竖直挡板上，右端放置一个小球（与弹簧不拴接，可沿轨道运动），轨道末端处装有光电门及计时器。推动小球将弹簧压缩长度，静止释放后小球被弹出，记下小球通过光电门的时间，并测得小球直径为。轨道长度大于弹簧自然长度，操作时保证弹簧始终处于弹性限度内，弹簧的弹性势能表达式为（为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量）。则 (1)小球质量表达式为___________； (2)将小球向左压缩弹簧至不同位置后静止释放，得到多组测量数据，分别代入（1）表达式中，得到多组小球质量的测量值，取平均值作为最终的实验结论，可以减少___________（选填“偶然误差”或“系统误差”）。 【答案】(1) (2)偶然误差 【详解】（1）由能量关系可知 解得 （2）实验时得到多组小球质量的测量值，取平均值作为最终的实验结论，可以减少实验的偶然误差。 26．（24-25高一下·黑龙江省牡丹江市第二高级中学·期末）某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。主要实验步骤如下： ①实验前先调节气垫导轨水平，测量出遮光条的宽度d； ②将滑块置于气垫导轨最右端，测出遮光条中心到光电门中心的距离L； ③接通气泵，将滑块从导轨最右端由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间t； ④用天平测出滑块和遮光条的总质量M，砂和砂桶的总质量m； ⑤仅改变光电门的位置，重复步骤②③，测得多组L和t的数据。 (1)本实验________（选填“需要”或“不需要”）满足的条件。 (2)遮光条通过光电门时的速度大小为______________。（用题中所给物理量的字母表示） (3)当地的重力加速度为g，遮光条通过光电门时，系统的动能增加量为________；系统的重力势能减少量为________。（用题中所给物理量的字母表示） (4)作出图像，如图乙所示，根据机械能守恒定律，图线斜率k的理论值为______________（用题中所给物理量的字母表示）。 【答案】(1)不需要 (2) (3) (4) 【详解】（1）本实验验证机械能守恒定律，不需要将砂和砂桶的总重力近似等于滑块的拉力，所以不需要满M远大于的条件。 （2）遮光条通过光电门的时间很短，用平均速度近似等于瞬时速度，故遮光条通过光电门时的速度大小为 （3）遮光条通过光电门时，系统的动能增加量为 系统的重力势能减少量为 （4）若满足机械能守恒定律，则满足 化简可得 则图线斜率的理论值为 27．（24-25高一下·黑龙江省哈尔滨第一中学校·期末）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA = 300 g，mB = 100 g，A从高处由静止开始下落，B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，图乙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乙所示，已知打点计时器计时周期为T = 0.02 s，则： (1)在打点0 ~ 5过程中系统势能的减小量ΔEp = ___________J，系统动能的增加量ΔEk = ___________ J。（重力加速度g = 9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字） (2)实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是 ___________。 A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C．先释放重物，后接通电源打出纸带 D．利用公式计算重物速度 (3)用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g = ___________m/s2（结果保留三位有效数字）。 【答案】(1) 1.18 1.15 (2)B (3)9.70 【详解】（1）[1]系统势能的减小量 [2]每相邻两计数点间还有4个点，可知T = 0.1 s，则打B点时的速度 在打点0 ~ 5过程中系统动能的增加量 （2）实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，说明运动过程中能量有损失，存在空气阻力和摩擦阻力的影响。 故B正确。 （3）由系统机械能守恒得 可得 则图像的斜率 解得 28．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨第七十三中学·期末）利用图甲所示的装置做“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）、电火花打点计时器外，在下列器材中，还必须使用的器材是 。 A．220V交流电源 B．交流电源 C．毫米刻度尺 D．天平（含砝码） (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。O点是重锤开始下落时刻打出的点，ABC是按打点先后顺序选取的三个连续点，测得它们到起始点“O”的距离分别为、、。设打出相邻点的时间间隔为T，如果在误差允许的范围内，满足下列表达式 即可验证重物机械能守恒。（重力加速度为g） A． B． C． D． 【答案】(1)AC (2)D 【详解】（1）AB．由实验图知，实验中使用电火花打点计时器，故需要用220V交流电源供电，A正确，B错误； C．实验中需要用刻度尺测量所打点之间的距离，即下降高度，C正确； D．根据机械能守恒可得 则可知表达式中质量可约去，即验证 即可，D错误； 故选AC。 （2）由图乙纸带数据，根据机械能守恒可得 B点速度为 联立得 D正确； 故选D。 2 / 34 1 / 34 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 机械能守恒定律实验（答案版） 1大高频考点概览 考点01 机械能守恒定律实验 一、实验题 1．【答案】(1)mgL (2) (3)C (4)滑块运动中受空气阻力的作用 2．【答案】(1)0.50 (2)2.304 (3)没有 3．【答案】(1)不需要 (2) (3) 4．【答案】(1) (2) (3)在实验误差范围内，系统机械能守恒。 (4) 5．【答案】(1) (2) (3) 6．【答案】(1) (2) (3) 7．【答案】(1) (2)钩码的质量m (3) (4)B 8．【答案】(1) mgx (2)B (3)C (4)不能 9．【答案】(1)ABD (2) (3)因为有阻力的作用，所以重力势能的减少量略大于动能的增加量 10．【答案】(1) 0.36 1.80 (2)BP间距离 (3) 11．【答案】(1)不需要 (2) (3) (4) 砂和砂桶的总质量m测量值偏小；滑块和遮光条的总质量M测量值偏大；遮光条宽度d测量值偏大；实验中气垫导轨右侧稍高 12．【答案】 遮光片中心 13．【答案】(1) (2) (3) 14．【答案】(1)阻力与重力之比更小 (2)33.00 (3) 0.547 0.588 15．【答案】(1)B (2) 1.15 1.20 16．【答案】(1)36.50（36.48~36.52） (2) (3) 17．【答案】(1)C (2)甲 (3) 18．【答案】(1)5.25 (2) (3) (4) 不正确 静摩擦力对重锤A、B组成的系统做负功，系统机械能减小 19．【答案】(1)2.4 (2) 0.576 0.588 (3) 会 滑轮与细绳之间有摩擦、滑轮有质量 20．【答案】(1) (2) (3) 系统 21．【答案】(1) (2) 22．【答案】(1)C (2) 1.88 1.92 23．【答案】(1)C (2) (3)C 24．【答案】(1)D (2) (3)CD 25．【答案】(1) (2)偶然误差 26．【答案】(1)不需要 (2) (3) (4) 27．【答案】(1) 1.18 1.15 (2)B (3)9.70 28．【答案】(1)AC (2)D 2 / 34 1 / 34 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 机械能守恒定律实验（原卷版） 1大高频考点概览 考点01 机械能守恒定律实验 一、实验题 1．（24-25高一下·内蒙古赤峰·期末）如图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下： A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平； B．测出遮光条的宽度； C．测出滑块的质量； D．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离； E．释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间； F．用天平称出托盘和砝码的总质量； G．…… (1)在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中，系统的重力势能减少了_______________（用物理量的符号表示）； (2)若符合机械能守恒定律的结论，以上测量的物理量应该满足的关系为_______________（用物理量的符号表示）； (3)改变多次实验，作出图像，若机械能守恒，则图像应为_______________； A． B． C． (4)在操作正确的情况下，多次实验发现动能的增加量总是略小于重力势能的减少量，其可能的原因是_______________（写出一种情况即可）。 2．（24-25高一下·内蒙古包头·期末）某物理小组利用如图（a）所示实验装置来“验证机械能守恒定律”。所用器材包括：装有声音传感器的智能手机、铁球、米尺、钢尺等。实验操作步骤如下： a.在钢尺的一端粘一层橡皮泥（厚度不计），将该端伸出水平桌面少许，用米尺测出钢尺上表面与地板间的高度差； b.将质量为的铁球放在钢尺末端的橡皮泥上，保持静止状态； c.将手机置于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目； d.迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落； e.传感器记录声音振幅随时间的变化曲线。 (1)声音振幅随时间的变化曲线如图（b）所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应敲击钢尺和铁球落地的时刻，则铁球下落的时间间隔_____（结果保留两位有效数字）。 (2)已知铁球质量，下落过程中，以公式计算得到铁球动能的增加量为_____J（结果保留三位小数）；经计算得，铁球重力势能的减少量为2.352J。据此可得出，在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机械能守恒。 (3)若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果_____（选填“有”或“没有”）影响。 3．（24-25高一下·内蒙古通辽·期末）某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。主要实验步骤如下： ①实验前先调节气垫导轨水平，测量出遮光条的宽度； ②将滑块置于气垫导轨最右端，测出遮光条中心到光电门中心的距离； ③接通气泵，将滑块从导轨最右端由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间，此过程砂桶没有触地； ④用天平测出滑块和遮光条的总质量，砂和砂桶的总质量； ⑤仅改变光电门的位置，重复步骤②③，测得多组和的数据。 (1)本实验________（选填“需要”或“不需要”）满足的条件。 (2)已知当地的重力加速度为，遮光条通过光电门时，系统的动能增加量为________；系统的重力势能减少量为________。（用题中所给物理量的字母表示） (3)作出图像，如图乙所示，根据机械能守恒定律，图线斜率的理论值为______________（用题中所给物理量的字母表示）。 4．（24-25高一下·内蒙古呼伦贝尔·期末）用如图甲的实验装置验证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。实验中获取的一条纸带如图乙所示，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点（图中未标出），打点频率为50Hz，计数点间的距离已标记在纸带上。已知m1=50g，m2=150g。（g=10m/s2，所有结果均保留两位有效数字） (1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=____m/s。 (2)在打下0~5的过程中系统动能的增加量____J，系统重力势能的减少量____J。 (3)由此得出的结论是：____________________。 (4)在本实验中，若某同学作出了图像，如图丙所示，则当地的重力加速度的测量值g=____m/s2。 5．（24-25高一下·内蒙古·期末）用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。在固定的光滑斜面上安装光电门A和B，让带有遮光条的滑块沿着斜面匀加速下滑，测得遮光条通过光电门A、B的遮光时间分别为，以及两光电门中心间的距离为L，滑块（含遮光条）的质量为m，遮光条的宽度为d，斜面的倾角为，重力加速度大小为g。回答下列问题： (1)滑块通过光电门A、B时的速度大小分别为______、______。 (2)滑块从光电门A运动到光电门B的过程中重力势能的减小量______。 (3)若______成立，则可验证机械能守恒定律。 6．（24-25高一下·内蒙古·期末）用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。在固定的光滑斜面上安装光电门和，让带有遮光条的滑块沿着斜面匀加速下滑，测得遮光条通过光电门、的遮光时间分别为、，以及两光电门中心间的距离为，滑块（含遮光条）的质量为，遮光条的宽度为，斜面的倾角为，重力加速度大小为。回答下列问题： (1)滑块通过光电门、时的速度大小分别为___________、___________。 (2)滑块从光电门运动到光电门的过程中重力势能的减小量___________。 (3)若___________成立，则可验证机械能守恒定律。 7．（24-25高一下·内蒙古巴彦淖尔·期末）某同学验证机械能守恒定律的实验装置如图所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。 (1)测得小车（含遮光片）的质量为M，两光电门之间的距离为s，遮光片的宽度为d，重力加速度大小为g。调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行。释放小车，小车通过两光电门的遮光时间分别为t1和t2，则小车经过光电门1时的速度大小为______。 (2)为了验证小车和钩码组成的系统机械能是否守恒，还需要测量的物理量（含符号）是______。 (3)若满足关系式______，则说明小车和钩码组成的系统机械能守恒。（用题中已知或测出的物理量符号表示） (4)关于该实验，下列说法正确的是______。 A．钩码的质量必须远小于小车的质量 B．垫高轨道左侧，平衡摩擦力 C．重复实验时，必须让小车从同一位置释放 8．（24-25高一下·内蒙古锡林郭勒盟第二中学·期末）用如图所示装置验证机械能守恒定律，装有遮光条的滑块放置在气垫导轨上的A位置，细线绕过固定在导轨右端的定滑轮，一端与滑块连接，另一端悬吊钩码。测出遮光条的宽度d，滑块与遮光条的总质量M，A到光电门中心距离x。调节气垫导轨水平，由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t。将遮光条通过光电门的平均速度看作滑块中心到达光电门中心点时的瞬时速度。已知钩码的质量为m，当地重力加速度为g。 (1)滑块从A处到达光电门中心处时，m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=______，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp=______，在误差允许的范围内，若ΔEk=ΔEp，则可认为系统的机械能守恒。（均用题中字母表示） (2)某同学实验时，保持光电门的位置不变，改变滑块的位置A，测出多组对应的x与t的数值，经过计算发现系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，其原因可能是______。 A．钩码质量太大 B．气垫导轨未完全调水平，左端高于右端 C．系统受到空气阻力 (3)某同学为了减小误差，通过调整A的位置来改变x，测出对应的通过光电门的时间t，得到若干组数据后，在坐标纸上描点，拟合出直线，则该同学描绘的是______图像。 A．x-t B．x- C．x- D．x-t2 (4)某同学实验时，气泵不能工作，他想到用使轨道倾斜的方法来平衡摩擦力，如果已经平衡了摩擦力，______（选填“能”或“不能”）用此装置验证系统机械能守恒。 9．（24-25高一下·辽宁丹东·期末）某同学准备用图示实验装置验证机械能守恒定律：气垫导轨上B处安装了一个光电门，滑块从A处静止释放，验证带遮光条的滑块和钩码、细轻绳组成的系统在从A处运动到B处的过程中机械能守恒。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________ A．实验要验证的是：系统减少的重力势能与增加的动能是否相等 B．滑块必须由静止释放 C．钩码质量应远小于滑块的质量 D．滑块释放的位置离光电门适当远一点，可以减小实验误差 (2)该同学在实验中测量出了滑块的质量M、钩码质量m、A与B间的距离L、遮光条的宽度为d（）和遮光条通过光电门的时间为t，已知当地重力加速度为g，为验证机械能守恒需要验证的表达式是________________； (3)该同学多次重复以上实验步骤，得到的实验数据显示，系统减少的重力势能略大于增加的动能，你认为原因是什么________________________________。 10．（24-25高一下·辽宁大连·期末）某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带，已知钩码的质量远小于小车的质量。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示. (1)已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小__________m/s，打出P点时小车的速度大小__________m/s.（结果均保留2位小数） (2)若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得物理量，应表示_____。 (3)若这些物理量满足关系______，则可验证动能定理。（用、、、、、表示） 11．（24-25高一下·内蒙古通辽实验中学、霍林郭勒市第一中学·期末）某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。主要实验步骤如下： ①实验前先调节气垫导轨水平，测量出遮光条的宽度d； ②将滑块置于气垫导轨最右端，测出遮光条中心到光电门中心的距离L； ③接通气泵，将滑块从导轨最右端由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间t； ④用天平测出滑块和遮光条的总质量M，砂和砂桶的总质量m； ⑤仅改变光电门的位置，重复步骤②③，测得多组L和t的数据。 (1)本实验___________（选填“需要”或“不需要”）满足的条件。 (2)遮光条通过光电门时的速度大小为___________。（用题中所给物理量的字母表示） (3)当地的重力加速度为g，遮光条通过光电门时，系统的动能增加量为___________；系统的重力势能减少量为___________。（用题中所给物理量的字母表示） (4)作出L−图像，如图乙所示，根据机械能守恒定律，图线斜率k的理论值为________________（用题中所给物理量的字母表示）。实验结果发现，图线斜率k的实验值总小于理论值，产生这一误差可能的原因是_______________________________________________________________________。（写出1条即可） 12．（24-25高一下·辽宁省鞍山市·期末）如图甲所示的装置叫作阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示，已知重力加速度为g。 （1）实验时，该同学进行了如下搰作： ①将质量均为M（A的含挡光片，B的含挂钩）的重物用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出___________（填“A的上表面”“A的下表面”或“遮光片中心”）到光电门中心的竖直距离h及遮光片的宽度d； ②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）由静止开始运动，光电门记录挡光片遮光的时间为∆t； （2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为___________； （3）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间的定量关系是___________，m不断增大时，a会趋于___________。 13．（24-25高一下·吉林·期末）某实验小组用如图1所示的装置来验证系统的机械能守恒。物块甲、乙通过轻质细线连接，轻质细线跨过桌面右边缘的定滑轮，甲被锁定在光滑水平桌面上，乙竖直悬挂，在乙的下方距离h处固定安装一光电门，已知甲、乙的质量相等均为m，乙的上下表面间距为，甲、乙均视为质点，现由静止解锁甲，乙向下运动通过光电门的时间为，多次改变甲解锁时乙到光电门间的高度差h，测出乙通过光电门相应的时间，用测得的数据描绘出与h的关系图像如图2所示，不计滑轮的摩擦，重力加速度为g，回答下列问题： (1)乙通过光电门的速度为______； (2)乙从静止下落高度h的过程中，系统重力势能减小量______，当等式______成立时，就验证系统的机械能守恒； (3)当图2的斜率______，就说明系统的机械能守恒。 14．（24-25高一下·吉林长春·期末）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，其中重物质量为，交流电频率为。 (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)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。点为第一个点，、、和为4个连续的点。从刻度尺读得：，，__________； (3)已知当地重力加速度取，则从点到点，重物的重力势能变化量的绝对值__________、点的动能__________（计算结果均保留3位有效数字）。 15．（24-25高一下·吉林长春·期末）用如图甲所示的实验装置验证系统机械能守恒。从某一高度同时由静止释放、，拖着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。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是重物刚释放时打下的点，每相邻两计数点间还有4个点未标出。所用电源频率为，、。 (1)在实验过程中，以下说法正确的是________。 A．本实验中不需要测量、的质量 B．先接通电源，再释放重物 C．测出重物下落时间t，通过计算出瞬时速度 (2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量________，系统重力势能的减少量________；在误差允许的范围内，，则系统的机械能守恒。（g取，结果均保留三位有效数字） 16．（24-25高一下·吉林·期末）某同学用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。已知小球的质量为，小球的直径为，当地的重力加速度为。 (1)为测量绳长，将小球竖直悬挂，将刻度尺零刻度刚好对齐传感器处细绳的悬点，测出悬点到小球“上沿”的距离，如图乙所示，则绳长___________cm。 (2)调整光电门位置使其正对小球球心，然后将小球拉至细绳与竖直方向的夹角为的位置后，由静止释放，当小球摆至最低点时，通过光电门的时间为，则小球通过光电门时的速度大小___________（用题中所给字母表示）。 (3)若小球由静止释放到摆至最低点的过程中机械能守恒，则应满足的关系式为___________（用、、、和表示）。 17．（24-25高一下·吉林·期末）利用如图所示的装置验证机械能守恒定律的实验。 (1)下列操作正确的是___________ A．打点计时器应接到直流电源上 B．先释放重物，后接通电源 C．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器 D．利用公式v=gt或计算重物速度 (2)如下图所示，为实验中所得到的甲、乙两条纸带，应选___________（选填“甲”或“乙”）纸带好。 (3)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，测得它们到运动起始点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=___________。 18．（24-25高一下·吉林长春·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，两端分别悬挂质量为M的重锤A（含遮光条）和质量为m的重锤B（M>m）。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用米尺量出光电门1、2间的高度差h； ③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； ④改变光电门2的位置，重复实验。 请回答下列问题： (1)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=___________mm； (2)重锤A经过光电门2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组成的系统机械能守恒； (4)实验中，忽略空气阻力，细绳与滑轮间没有相对滑动。有同学认为细绳与滑轮间的静摩擦力做功但不产生内能，因此重锤A、B组成的系统机械能守恒。该同学的观点___________（选填“正确”或“不正确”），理由是___________。 19．（24-25高一下·吉林·期末）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。图中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个记录点（图中未标出），所用电源的频率为50Hz。已知m1＝50g、m2＝150g，则：（当地的重力加速度g取9.8m/s2） (1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝________m/s。 (2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量ΔEk＝________J，系统重力势能的减少量ΔEp＝________J（计算结果均保留3位有效数字）。 (3)你认为本实验中使用的定滑轮是否会引起误差________？如果你认为不会引起答“不会”，如果你认为会有误差答“会”，指出两点因使用滑轮而产生误差的原因________。 20．（24-25高一下·吉林省农安县第十中学·期末）学校物理兴趣小组用自由下落法验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，实验中所用重物的质量，当地的重力加速度大小。同学们按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示，其中A、B、C、D、E、F、G为七个连续的计时点，部分相邻计时点间的距离已在图乙中标出。计算结果均保留三位有效数字。 (1)当打点计时器打下D点时，重物的速度大小__________。 (2)从打点计时器打下D点到打点计时器打下F点，重物重力势能的减少量__________J，重物动能的增加量__________J。 (3)根据（2）中数据处理的结果可知________（填“>”“=”或“<”），该误差是由未考虑各种阻力的影响造成的，属于__________（填“偶然”或“系统”）误差。 21．（24-25高一下·吉林省长春希望高中·期末）如甲图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，在释放纸带前，重物应靠近打点计时器，手捏住纸带上部释放，打出一条清晰的纸带如图乙所示，O为下落起始点，A、B、C为纸带上打出的连续点迹，若重物质量为m，重力加速度为g，相邻打点时间间隔为T。        (1)从O到B的过程中，重物减小的重力势能为_____________。（请用题中和图中字母表示） (2)打点计时器打B点时，重物的瞬时速度为____________。（请用题中和图中字母表示） 22．（24-25高一下·辽宁省七校协作体·期末）用图甲的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)下列做法中正确的有（   ） A．必须要称出重物的质量 B．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置 C．图中两限位孔必须在同一竖直线上 D．可以用或者计算某点速度 (2)选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个相邻的计时点，打点计时器通过频率为50Hz的交变电流，用刻度尺测得，，，重锤的质量为1.00kg，g取。甲同学根据以上数据算出：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；此时重锤的速度为_______m/s。（结果均保留三位有效数字） 23．（24-25高一下·黑龙江省大庆市大庆中学·期末）用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)关于该实验的分析，以下说法中正确的是________ A．打点计时器接到学生电源的“直流输出”端 B．必须用天平测出重锤的质量 C．应该尽量选择质量大、体积小的重锤 D．用计算打点计时器打下某点时重锤的瞬时速度 (2)安装好实验装置，正确进行实验操作。从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。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、、。当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。只要表达式________________在误差允许的范围内成立，就可以验证机械能守恒。用本问中所给字母表示 (3)若实验中测得O点到B点过程中重力势能减少量小于动能增加量，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 D．重锤下落过程中受到空气阻力 24．（24-25·辽宁省鞍山市·期末）某同学利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。 (1)以下四种测量方案中，合理的是______ A．直接测量下落高度h和下落时间t，通过算出瞬时速度v B．直接测量下落高度h，通过算出瞬时速度v C．根据纸带上某点的瞬时速度v，再由算出高度h D．直接测量下落高度h，根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得该点的瞬时速度v (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（速度为0）的距离分别为hA、hB、hC，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，重物的重力势能减少量为______，动能增加量为______。（用第（2）问中的物理量符号表示） (3)实验发现重物重力势能的减少量通常略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是______ A．属于偶然误差 B．可以通过多次测量取平均值的方法来减小 C．属于系统误差 D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小 25．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期末）由于空间站中的物体处于完全失重状态，不能使用天平直接测量小球的质量，为此哈三中物理兴趣小组的同学们利用刚刚学过的机械能守恒定律的相关知识，设计了在太空中测量小球质量的实验，装置如图所示：轻质弹簧左端固定在竖直挡板上，右端放置一个小球（与弹簧不拴接，可沿轨道运动），轨道末端处装有光电门及计时器。推动小球将弹簧压缩长度，静止释放后小球被弹出，记下小球通过光电门的时间，并测得小球直径为。轨道长度大于弹簧自然长度，操作时保证弹簧始终处于弹性限度内，弹簧的弹性势能表达式为（为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量）。则 (1)小球质量表达式为___________； (2)将小球向左压缩弹簧至不同位置后静止释放，得到多组测量数据，分别代入（1）表达式中，得到多组小球质量的测量值，取平均值作为最终的实验结论，可以减少___________（选填“偶然误差”或“系统误差”）。 26．（24-25高一下·黑龙江省牡丹江市第二高级中学·期末）某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。主要实验步骤如下： ①实验前先调节气垫导轨水平，测量出遮光条的宽度d； ②将滑块置于气垫导轨最右端，测出遮光条中心到光电门中心的距离L； ③接通气泵，将滑块从导轨最右端由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间t； ④用天平测出滑块和遮光条的总质量M，砂和砂桶的总质量m； ⑤仅改变光电门的位置，重复步骤②③，测得多组L和t的数据。 (1)本实验________（选填“需要”或“不需要”）满足的条件。 (2)遮光条通过光电门时的速度大小为______________。（用题中所给物理量的字母表示） (3)当地的重力加速度为g，遮光条通过光电门时，系统的动能增加量为________；系统的重力势能减少量为________。（用题中所给物理量的字母表示） (4)作出图像，如图乙所示，根据机械能守恒定律，图线斜率k的理论值为______________（用题中所给物理量的字母表示）。 27．（24-25高一下·黑龙江省哈尔滨第一中学校·期末）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA = 300 g，mB = 100 g，A从高处由静止开始下落，B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，图乙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乙所示，已知打点计时器计时周期为T = 0.02 s，则： (1)在打点0 ~ 5过程中系统势能的减小量ΔEp = ___________J，系统动能的增加量ΔEk = ___________ J。（重力加速度g = 9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字） (2)实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是 ___________。 A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C．先释放重物，后接通电源打出纸带 D．利用公式计算重物速度 (3)用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g = ___________m/s2（结果保留三位有效数字）。 28．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨第七十三中学·期末）利用图甲所示的装置做“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）、电火花打点计时器外，在下列器材中，还必须使用的器材是 。 A．220V交流电源 B．交流电源 C．毫米刻度尺 D．天平（含砝码） (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。O点是重锤开始下落时刻打出的点，ABC是按打点先后顺序选取的三个连续点，测得它们到起始点“O”的距离分别为、、。设打出相邻点的时间间隔为T，如果在误差允许的范围内，满足下列表达式 即可验证重物机械能守恒。（重力加速度为g） A． B． C． D． 2 / 34 1 / 34 学科网（北京）股份有限公司 $