江苏2027届高三物理一轮复习精选习题训练 实验七：验证机械能守恒定律

第六章　第31练　实验七：验证机械能守恒定律 [分值：90分] 1.(8分)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图甲所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图乙所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。 (1)(2分)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)(6分)已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g取9.80 m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝　　　 J、C点的动能EkC＝　　　 J(计算结果均保留3位有效数字)。比较EkC与|ΔEp|的大小，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 2.(8分)如图放置实验器材，连接小车与托盘的绳子与桌面平行，遮光片与小车位于气垫导轨上，气垫导轨没有画出(视为无摩擦力)，重力加速度为g。接通电源，释放托盘与砝码，并测得： a.遮光片长度d b.遮光片到光电门长度l c.遮光片通过光电门时间Δt d.托盘与砝码质量m1，小车与遮光片质量m2 (1)(2分)小车通过光电门时的速度为　　　　；  (2)(4分)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为　　　　，动能增加量为　　　　； (3)(2分)改变l，做多组实验，作出以l为横坐标，以()2为纵坐标的图像。若机械能守恒成立，则图像斜率为　　　　。 3.(9分)某实验小组用细线和小钢球做成一个单摆，验证小球摆动过程中机械能守恒。如图甲所示将细线固定在O点，B是小球静止时所处的位置，B到水平地面高度为H。当地重力加速度为g，实验步骤如下： ①将小球从B位置拉至A处，测出AB间高度h； ②在B上方略高于小球的位置固定一刀片，小球由静止释放，摆到B位置时，细线恰好被刀片割断，小球做平抛运动，落在复写纸上，并在复写纸下面的白纸上印出一个印迹； ③重复上述步骤多次，找出平均落点； ④以平均落点为小球的落地点C，用刻度尺测出平抛运动的水平位移s； ⑤改变小球释放高度，重复上述实验。 请回答下列问题： (1)(1分)实验中某一释放高度的多次落点位置如图乙所示，该平均落点的刻度尺读数为　　　 cm；  (2)(2分)写出小球做平抛运动时的初速度vB的计算式(用题中的字母符号表示)　　　；  (3)(2分)若所作s2－h图像如图丙所示，当图像斜率k＝　　　时，可认为该运动过程小球的机械能守恒；  (4)(2分)小球摆动过程中动能的变化量为ΔEk，重力势能的变化量为ΔEp。多次实验总发现|ΔEk|<|ΔEp|，可能的原因是：　　　；(写出一条即可)  (5)(2分)若保持h＋H为常数，当h和H满足　　　(写出h和H的关系式)时，小球的水平射程最远。  4.(8分)某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的Tmax－Tmin图像是一条直线，如图乙所示。 (1)(2分)若小钢球摆动过程中机械能守恒，则图乙中直线斜率的理论值为　　　　。  (2)(4分)由图乙得：直线的斜率为　　　，小钢球的重力为　　　 N。(结果均保留2位有效数字)  (3)(2分)该实验系统误差的主要来源是　　　　(填正确答案标号)。  A.小钢球摆动角度偏大 B.小钢球初始释放位置不同 C.小钢球摆动过程中有空气阻力 5.(9分)某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。轻杆两端固定两个大小相等但质量不等的小球A、B，杆的正中央有一光滑的水平转轴，杆能在竖直平面内绕轴的中点O自由转动，O点正下方有一光电门，已知A、B的质量分别为M、m(M>m)，重力加速度为g。 (1)(1分)用游标卡尺测得小球的直径如图乙所示，则小球的直径d＝　　　　　 cm。  (2)(2分)调节光电门位置，使A、B从水平位置静止释放，当小球A通过最低点时，球心恰好通过光电门，与光电门连接的数字计时器显示的挡光时间为Δt，则小球A经过最低点时的速度v＝　　　　　。(用物理量符号表示)  (3)(4分)测得两球球心间距离为L，则A、B系统重力势能的减少量ΔEp＝　　　　　，动能的增加量ΔEk＝　　　　　。(用物理量符号表示)  (4)(2分)若某次实验中测得重力势能的减少量小于动能的增加量，其可能原因是　　　　　。  6.(8分)某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为E＝kx2，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。 (1)(6分)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图乙所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点)。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为　　　　，钩码的动能增加量为　　　　，钩码的重力势能增加量为　　　　　　　　。  (2)(2分)利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图丙所示。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　　　　。  7、（10分）某同学用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）用游标卡尺测得遮光条宽度如图所示，读数为___________mm。 （2）实验的主要步骤如下：其中不妥当的操作步骤是 （填写步骤序号） A. 测出遮光条的宽度d B. 测出钩码质量m和带长方形遮光条的滑块总质量M C. 实验前将导轨一端垫高平衡摩擦力 D. 将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离L E. 先开启气泵，然后释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t （3）在实验操作正确的前提下，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，测得的物理量应满足的关系式为______________；（用（2）中给出的字母表示） （4）该实验小组在研究中发现利用该装置可以测量带长方形遮光条滑块的总质量M。实验小组多次改变光电门的位置，且每次都将滑块从同一点静止释放，测出相应的L与t值，完成实验后，某同学根据测量数据作出图像，测得直线的斜率为k，已知钩码的质量m，遮光条的宽度d，重力加速度g，则滑块总质量M的表达式为___________；（用题目给出的字母表示） （5）若气垫导轨左端的滑轮调节过高，使得拉动滑块的绳子与气垫轨道之间存在夹角，不考虑其它影响，滑块由静止释放运动到光电门的过程中，滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能减小量的测量值_________（填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 8、（10分）如图甲所示的装置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，实验时，该同学进行了如下操作：如图乙所示，将质量均为M（其中B含挂钩）的重物A、B用轻细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，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）由静止开始释放，A下拖着的纸带打出一系列的点。如图丙所示是实验中获取的一条纸带，0点是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图所示。打点计时器的工作频率为50Hz（g取9.8m/s2） 。 （1）在实验中，下列说法正确的有 ； A. 将打点计时器接到交流电源上 B. 先释放B，再接通电源打出一条纸带 C. 用毫米刻度尺测量长度时，由于读数引起的误差属于系统误差 D. 作出图像，用图像法验证系统机械能守恒可以减小偶然误差 （2）在纸带上打下计数点5时的速度v=_________m/s； （3）如果A上升的高度为h时速度大小为v，物体A、B、C组成的系统机械能守恒（已知重力加速度为g），各物理量应满足的关系式为___________（用题中所给字母表示）。 （4）实验有系统误差，产生该误差的原因有___________（写出一条即可）。 （5）验证实验结束后，该同学又在思考：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之间有怎样的定量关系？已知重力加速度为g，请你帮该同学写出a与m之间的关系式：___________ 9、（10分）在《验证机械能守恒》学生实验中 （1）已提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材。为完成此实验，除了所给的器材，还需要从图1中选取的实验器材名称是___________，从图2中应选取的重物是___________。 （2）某同学按照正确操作选的纸带如图3所示，其中O是起始点，是打点计时器连续打下的3个点，打点频率为，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位：），重锤的质量为，根据以上数据当打点计时器打到B点时，重物的动能为___________J。（计算结果保留三位有效数字） （3）某同学根据正确的实验操作得到多组数据，画出了的图像（图4），根据图像求出当地的重力加速度g，以下表达式正确的是___________。 A. B. C. D. 10、（10分）图甲是“验证机械能守恒定律”的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行。 （1）首先测量出遮光条的宽度d. a.测遮光条的宽度需要用图丙中的_________. （选填“C”或“D”） b.某同学用卡尺把遮光条夹紧后, 拧紧紧固螺钉再进行读数，如图乙所示读数为________cm. （2）正确进行实验操作，测出滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，已知重力加速度为g，现将滑块从图示位置由静止释放。 ①本实验中__________M ≫ m； （选填“需要”或“不需要”） ②若滑块经过光电门2时钩码未着地，测得两光电门中心间距L，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，则验证机械能守恒定律的表达式是_________； ③若滑块经过光电门2时钩码已着地，为验证机械能守恒定律，已测得钩码初始位置离地的高度h，还需测量的一个物理量是__________。. 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章　第31练　实验七：验证机械能守恒定律 [分值：90分] 1.(8分)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图甲所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图乙所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。 (1)(2分)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)(6分)已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g取9.80 m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝　　　 J、C点的动能EkC＝　　　 J(计算结果均保留3位有效数字)。比较EkC与|ΔEp|的大小，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 2.(8分)如图放置实验器材，连接小车与托盘的绳子与桌面平行，遮光片与小车位于气垫导轨上，气垫导轨没有画出(视为无摩擦力)，重力加速度为g。接通电源，释放托盘与砝码，并测得： a.遮光片长度d b.遮光片到光电门长度l c.遮光片通过光电门时间Δt d.托盘与砝码质量m1，小车与遮光片质量m2 (1)(2分)小车通过光电门时的速度为　　　　；  (2)(4分)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为　　　　，动能增加量为　　　　； (3)(2分)改变l，做多组实验，作出以l为横坐标，以()2为纵坐标的图像。若机械能守恒成立，则图像斜率为　　　　。 3.(9分)某实验小组用细线和小钢球做成一个单摆，验证小球摆动过程中机械能守恒。如图甲所示将细线固定在O点，B是小球静止时所处的位置，B到水平地面高度为H。当地重力加速度为g，实验步骤如下： ①将小球从B位置拉至A处，测出AB间高度h； ②在B上方略高于小球的位置固定一刀片，小球由静止释放，摆到B位置时，细线恰好被刀片割断，小球做平抛运动，落在复写纸上，并在复写纸下面的白纸上印出一个印迹； ③重复上述步骤多次，找出平均落点； ④以平均落点为小球的落地点C，用刻度尺测出平抛运动的水平位移s； ⑤改变小球释放高度，重复上述实验。 请回答下列问题： (1)(1分)实验中某一释放高度的多次落点位置如图乙所示，该平均落点的刻度尺读数为　　　 cm；  (2)(2分)写出小球做平抛运动时的初速度vB的计算式(用题中的字母符号表示)　　　；  (3)(2分)若所作s2－h图像如图丙所示，当图像斜率k＝　　　时，可认为该运动过程小球的机械能守恒；  (4)(2分)小球摆动过程中动能的变化量为ΔEk，重力势能的变化量为ΔEp。多次实验总发现|ΔEk|<|ΔEp|，可能的原因是：　　　；(写出一条即可)  (5)(2分)若保持h＋H为常数，当h和H满足　　　(写出h和H的关系式)时，小球的水平射程最远。  4.(8分)某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的Tmax－Tmin图像是一条直线，如图乙所示。 (1)(2分)若小钢球摆动过程中机械能守恒，则图乙中直线斜率的理论值为　　　　。  (2)(4分)由图乙得：直线的斜率为　　　，小钢球的重力为　　　 N。(结果均保留2位有效数字)  (3)(2分)该实验系统误差的主要来源是　　　　(填正确答案标号)。  A.小钢球摆动角度偏大 B.小钢球初始释放位置不同 C.小钢球摆动过程中有空气阻力 5.(9分)某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。轻杆两端固定两个大小相等但质量不等的小球A、B，杆的正中央有一光滑的水平转轴，杆能在竖直平面内绕轴的中点O自由转动，O点正下方有一光电门，已知A、B的质量分别为M、m(M>m)，重力加速度为g。 (1)(1分)用游标卡尺测得小球的直径如图乙所示，则小球的直径d＝　　　　　 cm。  (2)(2分)调节光电门位置，使A、B从水平位置静止释放，当小球A通过最低点时，球心恰好通过光电门，与光电门连接的数字计时器显示的挡光时间为Δt，则小球A经过最低点时的速度v＝　　　　　。(用物理量符号表示)  (3)(4分)测得两球球心间距离为L，则A、B系统重力势能的减少量ΔEp＝　　　　　，动能的增加量ΔEk＝　　　　　。(用物理量符号表示)  (4)(2分)若某次实验中测得重力势能的减少量小于动能的增加量，其可能原因是　　　　　。  6.(8分)某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为E＝kx2，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。 (1)(6分)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图乙所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点)。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为　　　　，钩码的动能增加量为　　　　，钩码的重力势能增加量为　　　　　　　　。  (2)(2分)利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图丙所示。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　　　　。  7、（10分）某同学用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）用游标卡尺测得遮光条宽度如图所示，读数为___________mm。 （2）实验的主要步骤如下：其中不妥当的操作步骤是 （填写步骤序号） A. 测出遮光条的宽度d B. 测出钩码质量m和带长方形遮光条的滑块总质量M C. 实验前将导轨一端垫高平衡摩擦力 D. 将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离L E. 先开启气泵，然后释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t （3）在实验操作正确的前提下，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，测得的物理量应满足的关系式为______________；（用（2）中给出的字母表示） （4）该实验小组在研究中发现利用该装置可以测量带长方形遮光条滑块的总质量M。实验小组多次改变光电门的位置，且每次都将滑块从同一点静止释放，测出相应的L与t值，完成实验后，某同学根据测量数据作出图像，测得直线的斜率为k，已知钩码的质量m，遮光条的宽度d，重力加速度g，则滑块总质量M的表达式为___________；（用题目给出的字母表示） （5）若气垫导轨左端的滑轮调节过高，使得拉动滑块的绳子与气垫轨道之间存在夹角，不考虑其它影响，滑块由静止释放运动到光电门的过程中，滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能减小量的测量值_________（填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 8、（10分）如图甲所示的装置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，实验时，该同学进行了如下操作：如图乙所示，将质量均为M（其中B含挂钩）的重物A、B用轻细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，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）由静止开始释放，A下拖着的纸带打出一系列的点。如图丙所示是实验中获取的一条纸带，0点是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图所示。打点计时器的工作频率为50Hz（g取9.8m/s2） 。 （1）在实验中，下列说法正确的有 ； A. 将打点计时器接到交流电源上 B. 先释放B，再接通电源打出一条纸带 C. 用毫米刻度尺测量长度时，由于读数引起的误差属于系统误差 D. 作出图像，用图像法验证系统机械能守恒可以减小偶然误差 （2）在纸带上打下计数点5时的速度v=_________m/s； （3）如果A上升的高度为h时速度大小为v，物体A、B、C组成的系统机械能守恒（已知重力加速度为g），各物理量应满足的关系式为___________（用题中所给字母表示）。 （4）实验有系统误差，产生该误差的原因有___________（写出一条即可）。 （5）验证实验结束后，该同学又在思考：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之间有怎样的定量关系？已知重力加速度为g，请你帮该同学写出a与m之间的关系式：___________ 9、（10分）在《验证机械能守恒》学生实验中 （1）已提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材。为完成此实验，除了所给的器材，还需要从图1中选取的实验器材名称是___________，从图2中应选取的重物是___________。 （2）某同学按照正确操作选的纸带如图3所示，其中O是起始点，是打点计时器连续打下的3个点，打点频率为，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位：），重锤的质量为，根据以上数据当打点计时器打到B点时，重物的动能为___________J。（计算结果保留三位有效数字） （3）某同学根据正确的实验操作得到多组数据，画出了的图像（图4），根据图像求出当地的重力加速度g，以下表达式正确的是___________。 A. B. C. D. 10、（10分）图甲是“验证机械能守恒定律”的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行。 （1）首先测量出遮光条的宽度d. a.测遮光条的宽度需要用图丙中的_________. （选填“C”或“D”） b.某同学用卡尺把遮光条夹紧后, 拧紧紧固螺钉再进行读数，如图乙所示读数为________cm. （2）正确进行实验操作，测出滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，已知重力加速度为g，现将滑块从图示位置由静止释放。 ①本实验中__________M ≫ m； （选填“需要”或“不需要”） ②若滑块经过光电门2时钩码未着地，测得两光电门中心间距L，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，则验证机械能守恒定律的表达式是_________； ③若滑块经过光电门2时钩码已着地，为验证机械能守恒定律，已测得钩码初始位置离地的高度h，还需测量的一个物理量是__________。. 答案精析 1.(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释)　(2)0.547　0.588　C 解析　(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，阻力越小越好，体积和形状相同的重物，密度大的阻力与重力之比更小。 (2)由题图乙可知OC之间的距离为sOC＝27.90 cm，因此重力势能的减少量为|ΔEp|＝mgsOC＝0.2×9.80×0.279 0 J≈0.547 J 匀变速直线运动中，中间时刻的速度等于这段时间的平均速度，因此 vC＝ m/s＝2.425 m/s 因此动能的增加量为 EkC＝m×0.2×2.4252 J≈0.588 J 工作电压偏高不会影响实验，存在空气阻力和摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有接通电源前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量，故选C。 2.(1)　(2) m1gl　(m1＋m2)()2 (3) 解析　(1)小车通过光电门时的速度为v＝ (2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为ΔEp＝m1gl 从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统动能增加量为 ΔEk＝(m1＋m2)()2 (3)改变l，做多组实验，作出以l为横坐标，以()2为纵坐标的图像。若机械能守恒成立， 有m1gl＝(m1＋m2)()2 整理有()2＝·l，则图像斜率为。 3.(1)44.75(44.74或44.76均可) (2)s　(3)4H　(4)小球在运动过程中受到空气阻力　(5)H＝h 解析　(1)平均落点为点迹分布的密集中心，根据刻度尺的读数规律，该读数为44.75 cm。 (2)小球做平抛运动， 则有H＝gt2，s＝vBt 解得vB＝s (3)小球从A运动到B过程有 mgh＝m 结合上述解得s2＝4Hh 可知，s2－h图像的斜率k＝4H 若满足上述表达式，可认为该运动过程小球的机械能守恒。 (4)小球在运动过程中受到空气阻力，导致增大的动能小于减小的重力势能。 (5)结合上述有s2＝4Hh 解得s＝2 根据数学规律有H＋h≥2 可知，当H＝h时，小球的水平射程最远。 4.(1)－2　(2)－2.1　0.59　(3)C 解析　(1)设初始位置时，轻绳与竖直方向的夹角为θ，则轻绳拉力最小值为Tmin＝mgcos θ，到最低点时轻绳拉力最大，则有mgl(1－cos θ)＝mv2，Tmax－mg＝m，联立可得Tmax＝3mg－2Tmin 即若小钢球摆动过程中机械能守恒，则题图乙中直线斜率的理论值为－2； (2)由题图乙得直线的斜率为k＝＝－2.1，3mg＝1.77 N，则小钢球的重力为mg＝0.59 N。 (3)该实验系统误差的主要来源是小钢球摆动过程中有空气阻力，使得机械能减小，故选C。 5.(1)1.440　(2)　(3)(M－m)gL　(M＋m)()2 (4)小球A通过最低点时，球心与光电门不在同一水平高度(或释放时A球位置高于B球) 解析　(1)20分度的游标卡尺的精确度为0.05 mm，则小球的直径为d＝1.4×10 mm＋8×0.05 mm＝14.40 mm＝1.440 cm (2)小球A经过最低点时的速度 v＝ (3)A、B系统重力势能的减少量 ΔEp＝(M－m)gL 动能的增加量ΔEk＝(M＋m)v2＝(M＋m)。 (4)若某次实验中测得重力势能的减少量小于动能的增加量，其可能原因是小球A通过最低点时，球心与光电门不在同一水平高度(或释放时A球位置高于B球)。 6.(1)k(L－L0)h5－k　　mgh5　(2)见解析 解析　(1)从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为ΔEp弹＝k(L－L0)2－k(L－L0－h5)2，整理有ΔEp弹＝k(L－L0)h5－k，打F点时钩码的速度为vF＝，由于在误差允许的范围内，认为释放钩码的同时打出A点，则钩码动能的增加量为ΔEk＝m－0＝，钩码的重力势能增加量为ΔEp重＝mgh5。 (2)钩码机械能的增加量，即钩码动能和重力势能增加量的总和，若无阻力做功，则弹簧弹性势能的减少量等于钩码机械能的增加量。现在随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，而两条曲线在纵向的间隔即阻力做的功，则产生这个问题的主要原因是钩码和纸带运动的速度逐渐增大，导致空气阻力逐渐增大，以至于空气阻力做的功也逐渐增大。 7、【答案】（1） （2）C （3） （4） （5）大于 【小问1详解】 游标卡尺为20分度，精度为，读数为 【小问2详解】 A．测出遮光条的宽度d，用于计算滑块通过光电门的速度，故A正确，不符合题意； B．测出钩码质量m和带长方形遮光条滑块总质量M，用于计算系统的重力势能和动能的变化，故B正确，不符合题意； C．本实验使用气垫导轨，故实验前应将导轨调至水平，不需要平衡摩擦力，故C错误，符合题意； D．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离L，用于计算系统减少的重力势能，故D正确，不符合题意； E．先开启气泵，然后释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t，用于计算滑块通过光电门的速度，故E正确，不符合题意。 故选C。 【小问3详解】 遮光条通过光电门的速度大小为 在实验操作正确的前提下，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，则有 联立可得 【小问4详解】 根据上面系统机械能守恒的表达式，可得 由题意得图像的斜率 解得 【小问5详解】 若气垫导轨左端的滑轮调节过高，使得拉动滑块的绳子与气垫轨道之间存在夹角，不考虑其它影响，滑块由静止释放运动到光电门的过程中，根据几何关系可知钩码实际下降的高度小于释放滑块时测量的遮光条到光电门的距离L，即 如图所示 可得 所以滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能减小量的测量值大于真实值。 8、【答案】（1）AD （2）2.4 （3） （4）绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等 （5） 【解析】 【小问1详解】 A．将打点计时器接到交流电源上，A正确； B．先接通电源，再释放B，打出一条纸带，B错误； C．用毫米刻度尺测量长度时，由于读数引起的误差属于偶然误差，C错误； D．作出图像，用图像法验证系统机械能守恒可以减小偶然误差，D正确。 故选AD。 【小问2详解】 每相邻两计数点间还有4个点未画出，则T=0.1s，则在纸带上打下计数点5时的速度 【小问3详解】 若物体A、B、C组成的系统机械能守恒，则满足 【小问4详解】 系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等。 【小问5详解】 由牛顿第二定律，对系统 解得 9、【答案】 ①. 电火花计时器和毫米刻度尺 ②. C ③. 1.12（1.10-1.14） ④. D 【详解】（1）[1][2]实验中还需要从图1中选取的实验器材名称是电火花计时器和毫米刻度尺；从图2中应选取的重物是重锤C。 （2）[3]打B点时的速度 重物的动能为 （3）[4]根据机械能守恒定律 即 由图像可得 解得 10、【答案】 ①. C ②. 1.350 cm ③. 不需要 ④. ⑤. 遮光条通过光电门2的时间 【详解】（1）[1]测量遮光条的宽度需要用图丙中的外测量爪，即C； [2]根据游标卡尺的读数规则可知，分度值为0.05mm，由图示可得读数为 （2）①[3]因为研究的是系统内机械能守恒，所以实验中不需要M ≫ m； ②[4]两个光电门的速度分别为和，因此可得 即 ③[5]因为滑块经过光电门2时钩码已着地，所以为验证机械能守恒定律，还需要知道两点的速度，因此需要测量遮光条通过光电门2的时间。 学科网（北京）股份有限公司 $