鲁科版 高一 第2章 能的转化与守恒 专项3 关于验证机械能守恒定律的实验 天天练

一、实验题

1. 难度：中等

利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）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

（2）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)

（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到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ΔE_p＝____________，动能变化量ΔE_k＝__________。

（4）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v＝gt计算重物速度    B．利用公式v＝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

2. 难度：简单

如图所示，是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置．（g取9.80m/s²）

(1) 选出一条纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz的交流电．用分度值为1mm的刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.90cm，OC=27.06cm， 在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00kg．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；打点计时器打到B点时重锤的速度v_B=__________m/s，此时重锤的动能比开始下落时增加了__________J．（结果均保留三位有效数字）

(2)某同学利用他自己实验时打出的纸带，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，以为纵轴画出了如上图的图线．图线的斜率近似等于_____________．

A.19.6           B.9.80          C.4.90

图线未过原点O的原因是___________________

3. 难度：中等

为了验证机械能守恒定律，小明设计了如图甲所示的实验，将一长为的气垫导轨固定在一平台上，将一宽度为的遮光条固定在滑块上，经测量可知遮光条和滑块的总质量为，气垫导轨的顶端到平台的高度为，将一质量为的钩码通过质量不计的细线与滑块相连，并跨过图甲中的摩擦不计的定滑轮；将一光电门固定在气垫导轨上，光电门到顶端的距离为。将滑块由气垫导轨的顶端静止释放，滑块沿气垫导轨下滑，经测量遮光条的挡光时间为，重力加速度用表示。请回答下列问题：

(1)上述过程中滑块和钩码的重力势能减少了_________________，滑块和钩码的动能增加了_________________，如果在误差允许的范围内系统的机械能守恒，则关于的表达式为_________________；

(2)小明进行了多次操作，并将每次测量的实验数据记录在表中：

	1	2	3	4	5
	0.600	0.800	1.000	1.200	1.400
	1.48	1.95	2.41	2.92	3.39

建立如图乙所示的坐标系，请根据图表中的数据作出相应的函数图线_________________，并由图像求出该直线斜率的大小为_________________ 。（保留3位有效数字）

4. 难度：简单

用如图所示装置可验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量相等的物体A、B，物体B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物体B的正下方。系统静止时，金属片C与圆环间的高度为，将B由静止释放，系统开始运动。当物体穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，两光电门固定在铁架台、处，通过数字计时器可测出物体B通过、这段距离的时间。

(1)若测得、之间的距离为，物体B通过这段距离的时间为，则物体B刚穿过圆环后的速度____________；

(2)若物体A、B的质量均用表示，金属片C的质量用表示，该实验中验证了下面哪个等式成立，即可验证机械能守恒定律，正确的选项为____________；

A.                         

B.

C.                   

D.

(3)本实验中的测量仪器除了刻度尺、光电门、数字计时器外，还需要____________；

(4)改变物体B的初始位置，使物体B由不同的高度落下穿过圆环，记录各次的高度，以及物体B通过、这段距离的时间，以为纵轴，以____________（填“”或“”）为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线，该直线的斜率____________。（用、、表示）

5. 难度：简单

某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．

（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt₁____Δt₂（选填“>”、“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平．

（2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=____mm．

（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m．将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt₁、Δt₂和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出____和____（写出物理量的名称及符号）．

（4）若上述物理量间满足关系式___________________，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒．