1、6.10 验证机械能守恒定律（重点）班级：_ _组_号 姓名：_ 分数：_卷面 一、选择题（每题2分，共20分）1【乔龙】（多选）在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有()A用天平称出重物的质量B把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来C把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度D用秒表测出重物下落的时间2【乔龙】在“用打点计时器验证重锤做自由落体运动的过程中机械能守恒”的实验中，需要直接测量的数据是重物的 ( )A质量 B下落高度 C下落时
2、间 D即时速度3【乔龙】有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做 “验证机械能守恒定律”实验时打出的为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为x1、x2、x3.请你根据下列x1、x2、x3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2) ()A61.0 mm65.8 mm70.7 mm B41.2 mm45.1 mm53.0 mmC49.6 mm53.5 mm57.3 mm D60.5 mm61.0 mm60.6 mm4. 【乔龙】利用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中,计
3、算第n点的速度的公式是 ( )AVn=gt BVn = CVn = DVn = 5【乔龙】（多选）如图所示的是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中n点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算n点速度的方法，其中正确的是An点是第n个点，则vngnTBn点是第n个点，则vng(n1)TCn点是第n个点，则vnDn点是第n个点，则vn6【乔龙】（多选）利用打点计时器所获得的打点的纸带如题图所示，A、B、C是计数点，相邻计数点对应的时间间隔是T，对应的距离依次是s1、s2、s3下列计算打D点时的速度的表达式中正确的有 ( )A B C D 7. 【乔龙】（多选）在“验证机械能守恒定
4、律”的实验中，下列叙述正确的是（ ）A. 安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上B. 实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接通电源C. 若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证D. 测量重物下落高度必须从起始点算起8. 【乔龙】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. B. C. = D. 以上均有可能9. 【乔龙】（多选）纸带上已按要求选出0、1、2、3、4、5、6七个计数点，相邻计数点间的距离依次为x1、x2、x3、x4、x5、x6，则可以判断和计算出（ ）A. 计数
5、点0的对应速度v0一定为0B. 根据可计算1号点的对应速度，同理可算出v2、v3、v4、v5C. 无法计算出v0和v6的大小D. 可作出vt图象求出斜率即加速度10【乔龙】（多选）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面叙述正确的是( ) A应用天平称出物体的质量 B应当选用点迹清晰，特别是第一个点没有拉成长条的纸带 C操作时应先放纸带后接电源 D电磁打点计时器应接在电压为46V的交流电源上二、实验题（每题6分，共60分）11.【刘蕊】在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50 Hz依次打出的点为0，1，2，3，4n.则：(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量
6、的物理量为_、_、_，必须计算出的物理量为_、_，验证的表达式为_ (2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是_(填写步骤前面的字母)A将打点计时器竖直安装在铁架台上B接通电源，再松开纸带，让重物自由下落C取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验D将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带E选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1，h2，h3hn，计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3vnF分别算出mv和mghn，在实验误差范围内看是否相等12.【乔龙】验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示 安装打点计时器时，应使打点计时器的平面处在 平面内，且两个纸带限位孔的连线处在
7、方向上来源:Zxxk.Com图乙为实验所得的一条纸带，在纸带上选取了点迹清晰、连续的3个点A、B、C，测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为h1，h2，h3已知打点周期为T，当地重力加速度为g甲、乙两同学分别用表达式vB=g（4T）、vB=来计算B的速度那么，其中 同学的计算方法更符合实验的要求本实验中产生系统误差的主要原因是 13.【乔龙】利用图2装置做“验证机械能守恒定律”实验。为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 。A动能变化量与势能变化量B速度变化量和势能变化量C速度变化量和高度变化量除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材
8、中，还必须使用的两种器材是 。A交流电源B刻度尺 C天平（含砝码）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图3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hA、hB、hC。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。从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量，动能变化量。大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，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某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离
9、h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2-h图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。14.【魏雪飞】某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。（1）实验中涉及到下列操作步骤：把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是（填入代表步骤的序号）。（2）图（b
10、）中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为 m/s。比较两纸带可知，（填“M”或“L”）纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。15.【巩文芳】DIS实验是利用现代信息技术进行的实验老师上课时用DIS研究“机械能守恒定律”的装置如图甲所示，在某次实验中，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图乙所示图象的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E.试回答下列问题：(1)图乙的图象中，表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能
11、E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是_A甲、乙、丙 B乙、丙、甲 C丙、甲、乙 D丙、乙、甲(2)根据图乙所示的实验图象，可以得出的结论是_(3)根据图乙所示的实验图象，本次实验小球重力势能Ep和动能Ek相等时距最低点D的竖直高度为_m，由静止释放时距最低点D的竖直高度为_m.(4)根据图乙所示的实验图象，可以得出小球的质量为_kg(取g=9.8m/s2，结果保留两位有效数字)16.【巩文芳】某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过
12、光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小Ep与动能变化大小Ek，就能验证机械能是否守恒。(1)用Epmgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_之间的竖直距离。A钢球在A点时的顶端B钢球在A点时的球心C钢球在A点时的底端(2)用Ekmv2计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为_cm。某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s。则钢球的速度为v_m/s。(3)下表为该同学的实验结果：Ep(102 J)4.8929.786
13、14.6919.5929.38Ek(102 J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的Ep与Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。 (4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。 17.【闫晓琳】某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.（1）.实验前需考调整气垫导轨底座使之水平.（2）.如图乙所示,用游标卡尺测得遮光条的宽度d=_cm;实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 ,则滑块经过光电门时的瞬时速度为_m/s(结果保留两位有效数字).在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码
14、的质量m、滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离和滑块的质量M。（3）.本实验通过比较_和_(用测量的物理量符号表示)在实验误差允许的范围内相等,从而验证了系统的机械能守恒. 18.【乔龙】某实验小组利用如图所示的装置进行实验，钩码A和B分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，钩码质量均为M，在A的上面套一个比它大一点的环形金属块C，在距地面为h1处有一宽度略比A大一点的狭缝，钩码A能通过狭缝，环形金属块C不能通过开始时A距离狭缝的高度为h2，放手后， A、B、C从静止开始运动（1）利用计时仪器测得钩码A通过狭缝后到落地用时t1，则钩码A通过狭缝的速度为 （用题中字母表示）（2）若通过此装置验证机械能
15、守恒定律，还需测出环形金属块C的质量m，当地重力加速度为g若系统的机械能守恒，则需满足的等式为 （用题中字母表示）（3）为减小测量时间的误差，有同学提出如下方案：实验时调节h1=h2=h，测出钩码A从释放到落地的总时间t，来计算钩码A通过狭缝的速度，你认为可行吗？若可行，写出钩码A通过狭缝时的速度表达式；若不可行，请简要说明理由 、19. 【乔龙】 现要通过实验验证机械能守恒定律实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片
16、经过光电门时的挡光时间t.用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度用g表示重力加速度完成下列填空和作图： (1)若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_，动能的增加量可表示为_若在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为_.(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的s与t值结果如下表所示：12345s(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176
17、.445.855.431/t2(104 s2)1.481.952.412.923.39以s为横坐标，为纵坐标，在如图位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k_104 m1s2.(保留3位有效数字)由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出s直线的斜率k0，将k和k0进行比较，若其差值在实验允许的误差范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律20.【刘蕊】某同学利用图示装置，验证以下两个规律：两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳分速度相等；系统机械能守恒。P、Q、R是三个完全相同的物块，P、Q用细绳连接，放在水平气垫桌上。物块R与轻质滑轮连接，放在正中间，a、
18、b、c是三个光电门，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光，整个装置无初速度释放。（1）为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R三个遮光片的遮光时间t1、t2、t3外，还必需测量的物理量有_；AP、Q、R的质量MB两个定滑轮的距离dCR的遮光片到c的距离HD遮光片的宽度x（2）根据装置可以分析出P、Q的速度大小相等，验证表达式为_；（3）若要验证物块R与物块P的沿绳分速度相等，则验证表达式为_；（4）若已知当地重力加速度g，则验证系统机械能守恒的表达式为_。三、 计算题（每题5分，共20分）1.【李梦雅】.如图所示，竖直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径为R，A端与圆心O等高，AD为与水平方向成45
19、角的斜面B端在O的正上方一个小球在A点正上方由静止开始释放，自由下落至A点后进入圆形轨道并恰能到达B点，求：（1）释放点距A点的竖直高度；（2）小球落到斜面上C点时的速度大小 2.【李梦雅】如图所示，水平传送带AB的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接，钢管内径很小。传送带的运行速度为v0=6 m/s，将质量m=1.0 kg的可看作质点的滑快无初速地放到传送带A端，已知传送带高度为h=12.0 m，长度为L=12.0 m，“9”字全高H=0.8 m，“9”字上半部分圆弧半径为R=0.2 m，滑块与传送带间的动摩擦因数为0.3，重力加速度g=10 m/s2，试求：（1）滑块从传送
20、带A端运动到B端所需要的时间；（2）滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向；（3）滑块从D点抛出后的水平射程。3.【刘蕊】如图所示，半径为R1.0 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角37，另一端点C为轨道的最低点. C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量M1 kg，上表面与C点等高质量为m1 kg的物块(可视为质点)从空中A点以v01.2 m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道已知物块与木板间的动摩擦因数0.2，g取10 m/s2.求：(1)物块经过C点时的速率vC.(2)若木板足够长，物块在木板上相对滑动过程中产生的热量Q. 4.【乔龙】如图所示，在同一竖直平面内，一轻质弹簧一端固定，另一自由端恰好与水平线AB平齐，静止放于倾角为53的光滑斜面上一长为L9 cm的轻质细绳一端固定在O点，另一端系一质量为m1 kg的小球，将细绳拉至水平，使小球从位置C由静止释放，小球到达最低点D时，细绳刚好被拉断之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩，最大压缩量为x5 cm.(取g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6)求：(1)细绳受到的拉力的最大值；(2)D点到水平线AB的高度h；(3)弹簧所获得的最大弹性势能Ep.
