备考2018年高考物理一轮基础复习：专题22 验证机械能守恒定律_试卷库

备考2018年高考物理一轮基础复习：专题22 验证机械能守恒定律

年级：高考学科：物理类型：来源：91题库

一、单选题（共2小题）

1、

如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．关于这一实验，下列说法中正确的是（）

A . 打点计时器应接直流电源 B . 应先释放纸带，后接通电源打点 C . 需使用秒表测出重物下落的时间 D . 测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度

2、在“验证机械能守恒定律”的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致实验结果（）

A . mgh＞ $\text{[math]}$ B . mgh＜ $\text{[math]}$ C . mgh= $\text{[math]}$ D . 以上均有可能

二、多选题（共3小题）

1、“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．一位同学在某次实验中，安装的打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，纸带通过时受到的阻力较大，那么，这种情况造成的结果是（）

A . 重物减少的重力势能小于增加的动能 B . 重物减少的重力势能大于增加的动能 C . 重物的机械能逐渐减小 D . 重物的机械能逐渐增大

2、对于利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是．（）

A . 本实验应选择体积较小、质量较大的重物，以便减小误差 B . 本实验可以不测量重物的质量 C . 必须先松开纸带后接通电源，以便减小误差 D . 物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v，可以通过v= $\text{[math]}$ 计算

3、利用自由落体运动验证机械能守恒定律，就是看 $\text{[math]}$ mv $\text{[math]}$ 是否等于mgh_n ．下列说法中正确的是（　　）

A . 打点计时器打初始O点时，物体的速度等于零 B . h_n是点n到O的距离 C . m为重物的质量，需用天平称量 D . 计算v_n要用v_n=gt，其中t_n=（n﹣1）T

三、填空题（共1小题）

1、利用自由落体运动来验证机械能守恒定律的实验：

若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.8m/s² ，重物质量为mkg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中0为第一个点，A、B、C为另外3个连续点，根据图中数据可知，重物由0点运动到B点，重力势能减少量△E_P= J；动能增加量△E_k= J，产生误差的主要原因是．（图中长度单位：cm）

四、实验探究题（共4小题）

1、在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量为m=1.00kg的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点．在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示．其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm．当地重力加速度g=9.8m/s² ．本实验所用电源的频率f=50Hz．（结果保留三位有数数字）

(1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度v_B= m/s，打点计时器打下点D时，重锤下落的速度v_D= m/s．

(2)从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量△E_P= J；重锤动能增加量△E_k= J．

2、利用如图1实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题．

①图2为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点．分别测出若干连续点A、B、C…与 O点之间的距离h₁、h₂、h₃…．已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，可得重锤下落到B点时的速度大小为．

②取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能E_k和重力势能E_p ．建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示E_k和E_p ，根据以上数据在图3中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ．已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k₁=2.94J/m，请计算图线Ⅱ的斜率k₂= J/m（保留3位有效数字）．重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为（用k₁和k₂表示）．

3、在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点，如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度为g=9.8m/s² ．那么：

(1)纸带的端（选填“左”或“右”）与重物相连；

(2)根据图上所得的数据，应取图中O点和点来验证机械能守恒定律；

(3)从O点到所取点，重物重力势能减少量△E_p= J，该所取点的速度大小为 m/s；（结果取3位有效数字）．

4、在“验证机械能守恒定律”实验中：

(1)下列测量工具中必需的是　　． (1)

A . 天平 B . 弹簧测力计 C . 刻度尺 D . 秒表

(2)如图是实验中得到的一条纸带．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地重力加速度g=9.80m/s² ，测得所用重物的质量为1.00kg，纸带上所打第一个点O与相邻第二个点之间的距离接近2mm，A、B、C、D是连续打出的四个点，它们到O点的距离分别为OA=69.31cm，OB=76.80cm，OC=84.67cm，OD=92.93cm．则由以上数据可知，重物从打O点运动到打C点的过程中，重物重力势能的减小量等 J，动能的增加量等于 J．（结果都保留两位有效数字）

五、实验题（共6小题）

1、在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.8m/s² ，测得所用重物的质量为1.00kg，甲、乙、丙三位学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm和0.25cm，可见其中肯定有一个学生在操作上有错误．

(1)操作一定有错误的同学是，

(2)若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），

①纸带的端与重物相连．

②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是，此过程中重物动能的增加量是．（结果均保留两位有效数字）

2、如图1为验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图2所示，相邻记数点间的时间间隔为0.04s，长度单位是cm，g取9.8m/s² ．则：

(1)在该实验中，下面叙述正确的是

(1)

A . 应用天平称出重物的质量 B . 应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量 C . 操作时应先放纸带，后接通电源 D . 打点计时器应接在直流电源上

(2)验证机械能守恒定律的实验步骤有：

①把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好．

②重复上一步的过程，打三到五条纸带．

③把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近．

④用公式v_n= $\text{[math]}$ ，计算出各点的瞬时速度v₁、v₂、v₃、…并记录在表格中．

⑤接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点．

⑥计算各点的重力势能的减少量mgh_n和动能的增加量 $\text{[math]}$ mv_n² ，并进行比较，看是否相等，将数值填入表格内．

⑦选择一条点迹清晰的纸带，在起始点标上O，以后各点依次为1、2、3、…用刻度尺测量对应下落的高度h₁、h₂、h₃、…记入表格中．

上述步骤合理的顺序应该是．

(3)从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2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．选取在纸带上打出的点A、B、C、D作为计数点，并测出A、B、C、D点距起始点O的距离如图所示．由此可计算出物体下落到B点时势能的变化量△E_P= J（保留三位有效数字），动能的增加量△E_k= J（保留三位有效数字）．

(4)该同学利用自己在做该实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v²为纵轴画出了如图3的图线．若图线的斜率为k，则可知当地的重力加速的表达式为，图线不经过原点的可能原因是．

3、用如图1所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落．

(1)除了图示的实验器材，下列实验器材中还必须使用的是（填字母代号）．

(1)

A . 交流电源 B . 刻度尺 C . 秒表 D . 天平（带砝码）

(2)该实验中，需要测量物体由静止开始下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h，某同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案．

以下方案中只有一种最合理，最合理的是（填字母代号）．

(2)

A . 用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t．通过v=gt计算出瞬时速度v． B . 用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v= $\text{[math]}$ 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h= $\text{[math]}$ 计算出高度h． D . 用刻度尺测出物体下落的高度h，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

(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图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h_A、h_B、h_C ．已知当地重力加速度为g，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，重物的重力势能变化量△E_P= ，动能的变化量△E_K= ．

4、

图1是“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图，以下列出了一些实验步骤：

A．用天平测出重物和夹子的质量

B．把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内

C．把打点计时器接在交流电源上，电源开关处于断开状态

D．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，让重物靠近打点计时器，处于静止状态

E．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带，之后再断开电源

F．用秒表测出重物下落的时间

G．更换纸带，重新进行两次实验

(1)对于本实验，以上不必要的两个步骤是和

图2为实验中打出的一条纸带，O为打出的第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出），打点计时器每隔0.02s打一个点．若重物的质量为0.5kg，当地重力加速度取g=9.8m/s² ，由图乙所给的数据可算出（结果保留两位有效数字）：

①从O点下落到B点的过程中，重力势能的减少量为 J．

②打B点时重物的动能为 J．

(2)试指出造成第（1）问中①②计算结果不等的原因是．

5、“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．

(1)该实验还需要用到的器材是　　（填“A”或“B”）； (1)

A . 刻度尺 B . 秒表

(2)实验中，释放纸带与接通电源的合理顺序应是　　（填“A”或“B”） (2)

A . 先释放纸带，再接通电源 B . 先接通电源，再释放纸带

(3)实验中，为减小由于阻力带来的误差，所选重锤应是　　（填“A”或“B”） (3)

A . 体积小、质量大 B . 质量小、体积大．

6、在“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：　 (1)

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)下列叙述正确的是　 (2)

A . 实验中应用秒表测出重物下落的时间 B . 可用自由落体运动的规律计算重物的瞬时速度 C . 因为是通过比较 $\text{[math]}$ 和mgh是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物的质量 D . 释放重物前应手提纸带的上端，使纸带竖直通过限位孔

(3)质量m=1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s，那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量E_p= J，此过程中物体动能的增加量E_k= J．（g=9.8m/s² ，保留三位有效数字）