1.5科学验证：机械能守恒定律 自主提升过关练(Word版含答案)

1、试卷第 =page 1 1页，共 =sectionpages 3 3页1.5科学验证：机械能守恒定律 自主提升过关练（含解析）一、选择题1如图所示，光滑水平平台上固定一竖直挡板A，一轻弹簧左端固定在挡板A上，质量的滑块放在弹簧右端。光滑圆弧轨道MN固定在粗糙水平地面上，底端恰好与水平地面相切于N点，M端到平台上表面的高度。圆弧轨道MN的半径，对应的圆心角为37。现向左推滑块压缩弹簧至一定位置，然后由静止释放，滑块与弹簧分离后从平台右端B点水平飞出，恰好从M点沿切线方向进入圆弧轨道MN，从N点滑出圆弧轨道后，在水平地面上向右运动。若滑块能与固定在地面的竖直挡板C发生碰撞，碰撞后将以原速率弹回。滑

2、块的运动始终在同一竖直平面内，不计空气阻力，滑块可视为质点，已知滑块与水平地面间的动摩擦因数，重力加速度g取10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8，释放滑块前，弹簧具有的弹性势能为（）A8.0JB9.0JC12.5JD16J二、实验题2利用如图所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验。（1）将下列主要的实验步骤按合理顺序排列_。A用手提着纸带使重物靠近打点计时器；B将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔；C取下纸带，在纸带上任选几点，分别测出它们与第一个点的距离，并算出重物在打下这几个点时的瞬时速度；D接通电源，松开纸带，让重物自由下落；E.查出当地的重力加速度g值

3、，比较相应的动能增加量和重力势能的减少量是否相等。（2）如图所示是实验时得到的一条纸带，O点是重物刚下落瞬间打点计时器打下的第一个点，C点是第n个点，相关距离在图中已注明。已知相邻计数点间的时间间隔为T。下面计算C点速度的方法中正确的是_。ABCD选取从O点到C点的过程来验证机械能守恒定律，请用题中所给的符号写出需要验证的表达式_。3在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带，如图1所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的

4、重力加速度为g=9.80m/s2，那么：（1）根据图1中所给的数据，应取图中O点到_点来验证机械能守恒定律。 （2）从O点到（1）问中所取的点，对应的重物重力势能的减少量Ep=_J，动能增加量Ek=_J。（结果保留三位有效数字） （3）若测出纸带上所有点到O点的距离，根据纸带算出各点的速度v及重物下落的高度h，则以为纵轴、以h为横轴画出的图像是图2中的_。4如图甲所示的斜槽，其末端水平且有一定长度，靠在竖直板（前表面贴有白纸）的左侧前边缘，某同学利用该装置研究平抛运动规律，并验证机械能守恒定律。（1）该同学将小钢球A从轨道的不同高度h处静止释放，斜槽轨道水平末端离落点的高度固定为H，钢球的落点

5、距轨道末端的水平距离为s。若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2=_（用H、h表示）。图乙中s2-h关系图线a，b，c中，第_条为理论关系图线，第_条为实验测量结果图线。（2）接着该同学将质量为0.1kg的小钢球A由斜槽某位置静止释放，由频闪照相得到如图丙所示的小球位置示意图，O点为小球的水平抛出点。（g取10m/s2）根据小球位置示意图计算出闪光间隔为0.1s。以O点为零势能点，小球A在O点的机械能为Eko=_J（保留四位小数）；小球A在C点时的机械能为Ekc=_J，若Eko=Ekc，则说明小球平抛过程机械能守恒。5（1）下列实验中，需要平衡摩擦力的是_（多选）。A探究小车速度随时间变

6、化的规律B验证机械能守恒定律C探究功与速度变化的关系D探究加速度与力、质量的关系（2）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中得到一条纸带，在打出的点中依次选取连续的点A、B、C、D、E、F，所用交流电源的频率为50Hz。利用图中刻度尺读取数据并计算出打E点时小车的速度为_m/s（结果保留三位有效数字）。（3）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是_。A电磁打点计时器接220V交流电源B需要用刻度尺测量重物下落的高度C需要用秒表测量重物下落的时间6某同学用图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。在气垫导轨某刻度处安装了一个光电门，滑块上固定一宽度为d的遮光条，滑块用细线绕过

7、气垫导轨左端的定滑轮与钩码连接。用天平分别称出滑块及遮光条的总质量为M，钩码的质量为m。（1）关于该实验的条件及操作，不必要的一项是_（请填写选项前对应的字母序号）。A实验前，应将气垫导轨调至水平状态B滑块释放的位置与光电门间的距离适当大些C调节定滑轮的高度，使细线与气垫导轨平行D应使滑块及遮光条的总质量M远大于钩码的质量m（2）在某次实验操作中，滑块在气垫导轨某位置由静止释放时，测得遮光条与光电门中心之间的距离为L，遮光条通过光电门的时间为t，此过程中滑块和钩码组成的系统重力势能的减少量为_，动能的增加量为_，若两者相等，则说明_。（3）实验时保持滑块及遮光条的总质量M、钩码质量m均不变，改

8、变滑块在气垫导轨上由静止释放的位置，测出对应的遮光条与光电门中心之间的距离L和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出图像如图乙所示，已知图乙中直线的斜率为k，则当地的重力加速度可以表示为_（用题目中给定的字母表示）。7微博橙子辅导设计了如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。框架上装有位置可上下移动的光电门，框架竖直部分紧贴一刻度尺，可以测量出光电门到零刻度线的距离，框架水平部分用电磁铁吸住一个直径为、质量为的均质小钢球，小钢球的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁的电流，小钢球随即落下，当小钢球经过光电门时，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为。橙子同学多次改变光电门的

9、位置，得到多组、的数据。已知重力加速度为。（1）用游标卡尺测量小钢球的直径，如图乙所示，该小钢球的直径是_；（2）当已知量、和重力加速度及小钢球的直径满足_关系时，可判断小球下落过程中机械能守恒（填正确选项前的字母）；A B C D （3）考虑到切断电流时电磁铁线圈中的磁性不能马上消失，则小钢球的重力势能减少量_动能增加量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。8某同学使用如图所示的装置来验证“机械能守恒定律”。（1）下面是操作步骤：a按图1安装器材；b使重物带动纸带下落；c接通打点计时器，使计时器开始工作；d对数据进行处理，得出结论；e根据需要，在纸带上选择合适的测量数据。把上述必要的操作步骤

10、按正确的顺序排列_。（2）计时器接在频率为的交流电源上，图2为实验中打出的一条纸带，从起始点开始，将此后连续打出的7个点依次标为、，计时器打点时，重锤下落的速度为_ m/s。（保留三位有效数字）（3）该同学正确进行计算后发现，从打O点到打点的过程中，重锤重力势能的减少量总是稍大于重锤动能的增加量，造成这种结果的原因是_。9采用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，已知打点计时器所用电源的频率为，已知重物质量为100g，当地的重力加速度。实验过程中，得到一条符合实验要求的纸带如图乙所示，O为纸带下落的起始点，为纸带上选取的三个连续点，重物由O点运动到B点的过程中，动能的增加量为

11、_J，重力势能的减少量为_J（以上两空计算结果均保留三位有效数字）。10某同学用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。（1）该同学准备的实验器材有：铁架台、打点计时器及复写纸片、纸带、秒表、交流电源、导线、重锤、天平、直尺，其中不必要的是_。（2）根据纸带求出打不同计数点时重锤对应的速度v及重锤下落的距离h。如果以为纵轴，以h为横轴，作出的图像应是下图中的_。A B C D11如图所示，某同学利用该装置验证小球向下摆动过程中机械能是否守恒，不可伸长的轻质细线一端固定在O点，另一端连接小球，在O点的正下方D处（箭头所指处）放一锋利的刀片，细线到达竖直位置时能被割断，实验中小球摆到最低点时

12、恰好与桌面接触但没有弹力，已知当地的重力加速度为g。实验步骤如下：a.实验开始前，测出小球的直径d，再让小球处于自然悬挂状态，测出悬线的长为L，小球下端距水平地面的高度为h；b.将小球向右拉离平衡位置，测出细线与竖直方向成一定的张角，由静止释放小球，使小球在竖直面内做圆周运动，小球运动到最低点时细线立即被刀片割断（不计细线割断时的能量损失）；c.割断细线后，小球水平抛出，测得小球抛出后的水平位移为x。完成下列问题：（1）本实验所用器材有：细线、小球、刀片、量角器和_A天平B刻度尺C游标卡尺（2）割断细线后，小球水平抛出的速度表达式为v0=_（用已知和测量物理量的符号表示）。（3）验证机械能守恒

13、定律成立的表达式为_（用已知和测量物理量的符号表示）。12某学习小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，在本实验中：（1）下列做法正确的有( )A必须要称出重物和夹子的质量B图中两限位孔必须在同一竖直线上C将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，让手尽量靠近打点计时器D打点计时器打点结束后立即选择清晰的点迹进行数据测量（2）一实验小组得到如图乙所示的一条理想纸带，在纸带上选取三个连续打出的点、，测得它们到起始点的距离分别为。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为，重物的质量为，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_。实验结果显示，重力势能的减少量大于动能

14、的增加量，主要原因是_。（3）另一组同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为、，测量各计数点到点的距离，并求出打相应点时的速度，数据如下表，请在坐标纸上根据描出的点作出图像。( )计数点1234567h/m0.1240.1940.2790.3800.4970.6880.777v/（ms-1）1.551.942.332.733.133.303.93v2/（m2s-2）2.403.765.437.459.8010.8915.45若当地的重力加速度，根据作出的图线判断下落重物的机械能是否守恒的依据是_。13某研究小组采用了如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，在

15、一根不可伸长的细线一端系一个金属小球，另一端固定在O点，记下小球静止时球心的位置A，在A处放置一个光电门，将小球拉至某一位置由静止释放。当地重力加速度用g表示。（1）为验证机械能守恒，除了要测量小球释放点球心距A点高度h，还需要测量哪些物理量_（请同时写出物理量的字母），若等式_成立，说明图甲小球下摆过程中机械能守恒。（用题中测得的物理量字母表示）（2）若撤去光电门，在O点安装一个拉力传感器，测出线上的拉力F，实验中记录细线拉力大小随时间的变化如图乙所示（Fm是实验中测得的最大拉力值）。在小球第一次运动至最低点的过程，根据重力势能的减少量和动能的增加量之间的关系，也可验证机械能守恒定律。观察图

16、乙中拉力峰值随时间变化规律，从能量的角度分析造成这一结果的主要原因为：_。答案第 = page 1 1页，共 = sectionpages 2 2页参考答案1A【解析】【详解】物块恰好从M点沿切线方向进入圆弧轨道MN，由图根据几何关系可知在M点物块的速度方向与水平方向的夹角为，则竖直方向有联立解得设弹簧的弹性势能为，根据能量守恒有故BCD错误A正确。故选A。2 BADCE C 或【解析】【详解】（1） “验证机械能守恒定律”的实验的实验步骤为，把打点计时器固定在铁架台上，纸带一端固定在重物上，另一端穿过打点计时器，用手提着纸带使重物靠近打点计时器，接通电源，松开纸带，断开电源，取下纸带，数据处

17、理，故合理的顺序为BADCE。（2）AB.机械能守恒定律的条件是只有重力做功，此实验是验证机械能守恒，而AB选项是利用自由落体运动规律计算的速度，已经默认了机械能守恒，故AB错误；CD.利用平均速度求瞬时速度，根据公式代入数据解得或故D错误C正确。故选C。选取从O点到C点的过程来验证机械能守恒定律，重力势能的减少量为动能的增加量为或则需要验证的表达式即或3 B 1.88 1.84 A【解析】【详解】（1）实验需要验证重物重力势能的减少量与动能的增加量相等，需要求出重物的速度，根据题图1结合匀变速直线运动的推论可以求出打B点时重物的瞬时速度，因此应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律。（2）从O

18、点到B点，对应的重物重力势能的减少量Ep=mgOB=1.009.8019.2010-2 J1.88 J打B点时重物的瞬时速度为vB= m/s=1.92 m/s从O点到B点，对应的重物动能增加量Ek=1.001.922 J1.84 J（3）重物下落过程，由机械能守恒定律得mgh=mv2整理得=ghg是定值，则与h成正比，故选A。4 4Hh a b 0.1125 0.1125【解析】【详解】（1）根据动能定理有由平抛运动规律可得联立可得若轨道不完全光滑，则从同一高度滑下的小钢球实际水平抛出的速率小于理论值，其水平位移也小于理论值，所以图乙中s2h关系图线a、b、c中，第a条为理论关系图线，第b条为

19、实验测量结果图线。（2）水平方向的初速度为小球A在O点的机械能为设O点下第二个点为B点，其竖直方向速度为小球A在C点时，其竖直方向速度为小球A在C点时速度为小球A在C点时的机械能为5 CD 0.925 B【解析】【详解】（1）A探究小车速度随时间变化的规律时不需要平衡摩擦力，选项A错误；B验证机械能守恒定律的实验中也不用平衡摩擦力，选项B错误；C在探究功与速度变化关系的实验中，需要平衡摩擦力，以方便用增加橡皮筋根数来使得做功成倍增加，选项C正确；D探究加速度与力、质量的关系实验中，需要平衡摩擦力，并且需要使槽码的质量远小于小车质量，选项D正确。故选CD。（2）由题图可知，D点读数为164.0m

20、m，F点读数为201.0mm，因此vE=0.925m/s（3）A电磁打点计时器需要接约8V交流电源，选项A错误；B通过测量下落高度，并计算相应点的速度，以验证机械能是否守恒，选项B正确；C打点计时器通过打点记录时间，选项C错误。故选B。6 D 滑块和钩码组成的系统机械能守恒 【解析】【详解】(1) AC实验前，应将气垫导轨调至水平状态，调节定滑轮的高度，使细线与气垫导轨平行，使滑块所受拉力为合力。故AC正确，与题意不符；B滑块释放的位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差。故B正确，与题意不符；D本实验验证系统机械能守恒，与滑块质量和钩码质量大小没有关系。故D错误，与题意相符。故选D。(2

21、)此过程中滑块和钩码组成的系统重力势能的减少量为由于遮光条经过光电门时间极短，可知动能的增加量为若两者相等，则说明滑块和钩码组成的系统机械能守恒。(3)滑块和钩码组成的系统机械能守恒，则有整理可得结合图像斜率可得解得7 5.50 A 大于【解析】【详解】（1）用游标卡尺测量小钢球的直径是5mm+0.05mm10=5.50mm；（2）小球经过光电门时的速度若机械能守恒，则满足即即当已知量、和重力加速度及小钢球的直径满足关系时，可判断小球下落过程中机械能守恒，故选A；（3）考虑到切断电流时电磁铁线圈中的磁性不能马上消失，则小球经过光电门时的速度会偏小，则小钢球的重力势能减少量大于动能增加量。8 a

22、cbed 1.15 受到阻力的作用【解析】【详解】（1）先组装器材，即操作步骤a，然后进行实验，即操作步骤c、b，最后是数据处理，即操作步骤e、d，实验正确的顺序排列为acbed。（2）F点的瞬时速度等于EG段的平均速度，则（3）由于空气阻力和摩擦阻力的影响，重锤重力势能的减少量总是稍大于重锤动能的增加量。9 0.450 0.453【解析】【详解】纸带上相邻计数点的时间间隔根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度得则动能的增加量为重力势能的减少量为10 秒表、天平 B【解析】【详解】（1）打点计时器本身就是计时工具，不需要秒表。本实验中，验证表达式时，质量可以消去，不需要测量质量，故不需要天平。（2）根据机械能守恒，有 故以为纵轴，以h为横轴，作出的图像应是过原点的斜率为正的倾斜直线。故选B。11 BC 【解析】【详解】（1）由机械能够守恒的式子可得与小球的质量无关，故不需要天平，这里需要测量细线的长度以