高中物理人教版 必修2 第七章 机械能守恒定律 22.实验：验证机械能守恒定律

一、单选题

1. 难度：简单

关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是（  ）

A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小

B．称出重锤的质量

C．纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm，则无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大

D．处理打完点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法

2. 难度：简单

下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法，正确的是（  ）

A．重物质量的称量不准会造成较大误差

B．重物质量选用得大些，有利于减小误差

C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差

D．打点计时器选用电磁打点计时器比电火花计时器误差要小

3. 难度：简单

用如图所示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，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是（  ）

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

4. 难度：中等

如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律．实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h．某同学对实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，这些方案中正确的是（  ）

A．用刻度尺测出物体下落高度h，由打点间隔数算出下落时间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=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=计算得出高度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

5. 难度：中等

在“验证机械能守恒定律”的实验中，根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以v²为纵轴，以h为横轴，画出的图线应是下图中的（ ）

A.

B.

C.

D.

二、多选题

6. 难度：简单

用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，下列物理量中需要测量的有（  ）

A．重物的质量

B．重力加速度

C．重物下落的高度

D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度

7. 难度：中等

如图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带．有关尺寸在图中已注明．我们选中n点来验证机械能守恒定律．下面举一些计算n点速度的方法，其中正确的是（  ）

A．n点是第n个点，则v_n＝gnT

B．n点是第n个点，则v_n＝g（n－1）T

C．v_n＝

D．v_n＝

8. 难度：中等

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量等于其动能的增加量，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余或错误的有（  ）

A．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压直流电源连接起来

B．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

C．接通电源，释放纸带

D．用停表测出重物下落的时间

三、实验题

9. 难度：中等

在“验证机械能守恒定律”的实验中：

（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为________．

A．打点计时器（包括纸带）

B．重物

C．天平

D．毫米刻度尺

E．秒表

F．运动小车

（2）打点计时器的安装放置要求为________；开始打点计时的时候，应先________，然后________．

（3）实验中产生系统误差的原因主要是________________，使重物获得的动能往往________．为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择_______________________．

（4）如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的－h图线是________，该线的斜率等于_____________．

10. 难度：中等

某同学利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．

（1）该同学开始实验时情形如图甲所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：

①___________________；

②___________________．

（2）该同学经修改错误并正确操作，让质量为1 kg的重锤下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为频率是50 Hz的交变电源，纸带打点如图乙所示．

纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点（O、A间有点未画出），选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点（图中未画出），各计数点与O点距离如图乙所示，单位为mm，重力加速度为9．8 m/s²，则：（结果保留三位有效数字）

根据纸带，打点计时器打下B点时，重锤速度v_B＝________，重锤动能E_kB＝________，从开始下落算起，打点计时器记录B点时，重锤势能减少量为________．由此可以得到的实验结论是：________________．

11. 难度：中等

如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）验证机械能守恒定律的实验装置，完成以下填空．

实验步骤如下：

①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平．

②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s．

③将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．

④读出滑块分别通过光电门1和光电门2的挡光时间Δt₁和Δt₂．

⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．

⑥滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为E_k1＝_________________和E_k2＝____________________．

⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔE_p＝__________．（重力加速度为g）

⑧如果满足关系式______________，则可认为验证了机械能守恒定律．

12. 难度：困难

在用落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中．（已知当地的重力加速度g＝9．80 m/s²，重锤质量为m＝1 kg，计算结果均保留3位有效数字）

（1）图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是________段的读数，应记作________cm；

（2）甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度作为B点对应的瞬时速度v_B，则求得该过程中重锤的动能增加量ΔE_k＝________J，重力势能的减少量ΔE_p＝______J．这样验证的系统误差总是使ΔE_k_____ΔE_p（选填“>”、“<”或“＝”）；

（3）乙同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点O记为第1个点，图中的B是打点计时器打下的第9个点．因此他用v＝gt计算与B点对应的瞬时速度v_B，求得动能的增加量ΔE_k＝________J．这样验证的系统误差总是使ΔE_k________ΔE_p（选填“>”“<”或“＝”）．

（4）上述两种处理方法中，你认为合理的是________同学所采用的方法．（选填“甲”或“乙”）