高三物理一轮复习试题：机械能守恒定律实验

实验练7验证机械能守恒定律1.(浙江台州期末)某实验小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律,已知弹簧的劲度系数为k,原长为L0,钩码的质量为m。

已知弹簧的kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量,弹性势能表达式为E p=12当地的重力加速度大小为g。

甲(1)要完成该实验,除了图甲中器材以外,还必需的器材是。

A.低压直流电源B.刻度尺C.秒表(2)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置,此时弹簧的长度为L。

接通打点计时器电源,从静止释放钩码,弹簧收缩,得到了一条点迹清晰的纸带。

钩码加速上升阶段的部分纸带如图乙所示,纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内,认为释放钩码的同时打出A点)。

从打下A 点到打下F点时间内,弹簧的弹性势能减少量为。

乙丙计算F点对应的速度,但小组内另(3)实验小组中的小王同学利用v F=h6-h42T一位同学却认为钩码的运动并非匀加速运动,故此计算方法存在误差,计算值比真实值(选填“偏大”或“偏小”)。

(4)利用计算机软件对实验数据进行处理,得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系如图丙所示。

由图丙可知,随着h增加,两条曲线在纵向的间隔逐渐变大,可能原因是。

2.(浙江温州二模)(1)在下列实验中,需要用到打点计时器的有。

A.探究平抛运动的特点B.探究加速度与力、质量的关系C.用单摆测重力加速度大小D.探究向心力大小表达式(2)在验证机械能守恒定律的实验中,实验装置如图1所示。

按照正确操作得到如图2所示的纸带。

其中打O点时释放物体,计数点A、B、C是打点计时器连续打下的三个点。

已知打点计时器的电源频率为50 Hz,重物质量为200 g,当地重力加速度g取9.80 m/s2。

①实验桌上放着如图3所示的三个物体甲、乙、丙,则实验装置中的重物应选择(选填“甲”“乙”或“丙”)。

②在纸带OB段,重物的重力势能减少量为 J(结果保留三位有效数字)。

备考2020年高考物理一轮复习测试：实验：验证机械能守恒定律一、实验探究题1.用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V 的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量、分析，即可验证机械能守恒定律．（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：A. 按照图示的装置安装器件；B. 将打点计时器接到电源的“直流”上；C. 先释放纸带，再接通电源打出一条纸带；D. 测量纸带上某些点间的距离；E. 根据测量的结果，分别计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能．其中操作不当的步骤是：_______（填选项对应的字母）．（2）正确操作后打出的纸带如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出AC的距离为s1，CE的距离为s2，打点的频率为f，根据这些条件，计算打C点时重锤下落的速率vc＝________．（3）实验中发现，重锤减小的重力势能大于重锤动能的增量，其主要原因是在重锤下落的过程中存在阻力作用（设阻力恒定），可以通过该实验装置测阻力的大小．若已知当地重力加速度为g，重锤的质量为m．试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落过程中受到的阻力大小F＝________．2.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.（1）供实验选择的重物有以下四个，应选择___________A. 质量为10g的砝码B. 质量为50g的塑料球C. 质量为200g的木球D. 质量为200g 的铁球（2）安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如下图所示，纸带的________端(选填“左”或“右’)与重物相连。

（3）上图中O点为打点起始点，且速度为零。

选取纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点，为验证重物对应O点和F点机械能是否相等，并使数据处理简便，应测量O、F两点间的距离h1和E、G两点间的距离h2。

1．实验目的验证机械能守恒定律．2．实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．3．实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(附铁夹)、导线两根．4．实验步骤(1)根据实验原理图安装仪器．(2)将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔．(3)用手提着纸带，让重物靠近打点计时器并处于静止状态，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点．1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量需要用工具直接测量的有( )A．重锤的质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与重锤下落高度对应的瞬时速度解析：由机械能守恒定律列方程，等式两边都有质量可消去，选项A错误；只要测重锤下落高度，计算出对应点的瞬时速度即可，故选项C正确，选项D错误；重力加速度在本实验中作为已知量，不需测量，故选项B错误．答案：C2．(2017·郴州模拟)如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：(1)(多选)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有____(填入正确选项前的字母)．A．米尺B．秒表C．0～12 V的直流电源 D．0～12 V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有________________(写出两个原因)．解析：(1)需要米尺来测量纸带上的点之间的距离，电磁打点计时器需用交流电源，故A、D正确．(2)①纸带与电磁打点计时器之间存在摩擦力；②测量两点之间距离时的读数有误差；③计算势能变化时，选取的两点距离过近；④交流电源频率不稳定(选取两个原因即可)．答案：(1)AD (2)见解析3．有4条用打点计时器(所用交流电频率均为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选取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间的距离依次为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)．A．61.0 mm，65.8 mm，70.7 mmB．41.2 mm，45.1 mm，53.0 mmC．49.6 mm，53.5 mm，57.3 mmD．60.5 mm，61.0 mm，60.0 mm解析：由于验证机械能守恒是采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02 s内的位移增加量为Δx＝gT2＝9.791×0.022 m≈3.9 mm，可知C正确．答案：C4．(20xx·课标全国Ⅰ卷)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz.打出纸带的一部分如图(b)所示．图(a) 图(b)该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算．(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为________，打出C点时重物下落的速度大小为__________，重物下落的加速度大小为________．(2)已测得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；当地重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为________Hz.解析：(1)重物匀加速下落时，根据匀变速直线运动的规律得vB＝＝f(s1＋s2)vC＝＝f(s2＋s3)由s3－s1＝2aT2得a＝.(2)根据牛顿第二定律，有mg－kmg＝ma根据以上各式，化简得f＝2（1－k）g s3－s1代入数据可得f≈40 Hz.答案：(1)f(s1＋s2) f(s2＋s3) f2(s3－s1) (2)401．(20xx·邵阳模拟)如图甲是“验证机械能守恒定律”的实验．小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定．将轻绳拉至水平后由静止释放．在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间Δt，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，如图乙所示，重力加速度为g.则(1)小圆柱的直径d＝________cm.(2)测出悬点到圆柱重心的距离l，若等式gl＝____________成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒．(3)若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力F，则要验证小圆柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是______________________(用文字和字母表示)，若等式F＝________成立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式．解析：(1)小圆柱的直径d＝10 mm＋2×0.1 mm＝10.2 mm＝1.02 cm.(2)根据机械能守恒定律得mgl＝mv2，所以只需验证gl＝v2＝，就说明小圆柱下摆过程中机械能守恒．(3)若测量出小圆柱的质量m，则在最低点由牛顿第二定律得F－mg＝m，若等式F＝mg＋成立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式．答案：(1)1.02 (2) (3)小圆柱的质量m mg＋md2lΔt2 2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，使质量m＝200 g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所示．O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续的点．已知打点计时器每隔T＝0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.8 m/s2，那么：(1)计算B点瞬时速度时，甲同学采用v＝2gxOB，乙同学采用vB ＝，其中________(填“甲”或“乙”)同学所选择的方法更符合实验的要求．(2)在计算重力势能时，关于重力加速度g的数值，丙同学用当地的实际重力加速度代入，丁同学通过对纸带上的数据进行分析计算，用纸带下落的加速度代入，其中________(填“丙”或“丁”)同学的做法是正确的．(3)某同学想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受到的阻力，他先算纸带下落的加速度，进而算出阻力Ff＝________ N(保留一位有效数字)．解析：由该实验的原理可知，实验中的速度不能用自由落体运动规律来计算，因此乙同学的方法更符合实验要求．由于要验证机械能守恒定律，因此要代入当地的重力加速度，而不是纸带的加速度，所以丙同学的做法正确；由牛顿运动定律结合纸带中得到的实际加速度可以计算出阻力．答案：(1)乙(2)丙(3)0.063．(20xx·青岛模拟)在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，电源频率为50 Hz.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位 cm)．(1)这三个数据中不符合读数要求的是________，应记作________cm.(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为________，而动能的增加量为______(均保留三位有效数字，重锤质量用m表示)，这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量________动能的增加量，原因是_______________________________________________．解析：(1)本实验测量长度用的是毫米刻度尺，故三个数据中15.7是不合理的，应记做15.70，最后一位是估读．(2)O点到B点的距离h＝12.54 cm，故减少的势能ΔEp＝mgh＝1.23m；计算O点到B 点的动能增加量，应先计算出B点的瞬时速度vB，由图可知vB＝＝ m/s＝1.547 5 m/s，故ΔEk＝mv＝1.20m.由以上数据可知ΔEp＞ΔEk，其原因在于纸带与限位孔之间有摩擦或空气阻力对实验也带来影响．答案：(1)15.7 15.70 (2)1.23m 1.20m 大于有阻力做负功4．(2017·太原模拟)某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验．(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是________，理由是____________________________________．(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图丙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小为________m/s(结果保留三位有效数字)．图丙(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h 图线如图丁所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝________m/s2(结果保留两位有效数字)．解析：(1)采用乙方案时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙方案不能用于验证机械能守恒定律．(2)vB＝m/s≈1.37 m/s.(3)因为mgh＝mv2，所以g＝＝k，k为图线的斜率，求得g＝9.8 m/s2.答案：(1)甲理由见解析(2)1.37 (3)9.85．(2017·吉林模拟)某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．该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1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到第一个点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表：图甲计数点1234567h/m0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777 v/(m·s－1) 1.94 2.33 2.73 3.13 3.50v2/(m2·s－2) 3.76 5.437.459.8012.3请在如图乙所示的坐标系中，描点作出v2－h图线；由图线可知，重锤下落的加速度g′＝________m/s2(保留三位有效数字)；若当地的重力加速度g＝9.80m/s2，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是________ ___________________________.图乙解析：若机械能守恒，则满足v2＝2gh，则v2－h图线的斜率表示当地的重力加速度的2倍，所作的图线可求出斜率为19.5，故g′＝9.75 m/s2，误差允许的范围内g′＝g，故机械能守恒．答案：如图所示 9.75(9.69～9.79均可)图线为通过坐标原点的一条直线，所求g′与g基本相等6．(20xx·恩施模拟)某同学利用如图所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定律．在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过轻质定滑轮与钩码相连．(1)实验时要调整气垫导轨水平．不挂钩码和细线，接通气源，如果滑块______________________________________________，则表示气垫导轨调整至水平状态．(2)(多选)不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间．实施下列措施能够让导轨水平的是________．A．调节P使轨道左端升高一些B．调节Q使轨道右端降低一些C．遮光条的宽度应适当大一些D．滑块的质量增大一些E．气源的供气量增大一些(3)实验时，测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m.由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t1、t2，则系统机械能守恒成立的表达式是_________________________________________________________．解析：滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块加速向左运动，导轨右端较高，能够让导轨水平的是：调节Q 使轨道右端降低一些或调节P 使轨道左端升高一些，选项A 、B 正确．根据机械能守恒定律，系统重力势能减少量mgL 应该等于动能增加量(m ＋M)－(m ＋M)，即mgL ＝(m ＋M)－(m ＋M).答案：(1)能在气垫导轨上静止或做匀速运动或滑块经两个光电门的时间相等 (2)AB(3)mgL ＝(m ＋M)－(m ＋M)⎝ ⎛⎭⎪⎫d t22这类模型一般不难，各阶段的运动过程具有独立性，只要对不同过程分别选用相应规律即可，两个相邻的过程连接点的速度是联系两过程的纽带．很多情况下平抛运动末速度的方向是解决问题的重要突破口．1．(2017·咸阳模拟)如图所示是翻滚过山车的模型，光滑的竖直圆轨道半径R＝2 m，入口的平直轨道AC和出口的平直轨道CD均是粗糙的，质量m＝2 kg的小车与水平轨道之间的动摩擦因数均为μ＝0.5，加速阶段AB的长度l＝3 m，小车从A点由静止开始受到水平拉力F＝60 N的作用，在B点撤去拉力，试问(g取10 m/s2)：(1)要使小车恰好通过圆轨道的最高点，小车在C点的速度为多少？(2)满足第(1)问的条件下，小车能沿着出口平直轨道CD滑行多远的距离为多少？(3)要使小车不脱离轨道，平直轨道BC段的长度范围为多少？解析：(1)设小车恰好通过最高点的速度为v0，则有mg＝,R)，①由C点到最高点满足机械能守恒定律，有mv＝mg·2R＋mv，②解得vC＝10 m/s.③(2)小车由最高点滑下到最终停止在轨道CD上，由动能定理有mg·2R－μmgxCD＝0－mv，④联立①④解得xCD＝10 m．⑤(3)小车经过C点的速度vC≥10 m/s就能做完整圆周运动．小车由A到C由动能定理得Fl－μmg(l＋xBC)＝mv，⑥解得xBC≤5 m．⑦小车进入圆轨道时，上升的高度h≤R＝2 m时，小车返回而不会脱离轨道，由动能定理有Fl－μmg(l＋xBC)－mgh＝0，⑧解得xBC≥11 m．⑨综上可得，xBC≤5 m或者xBC≥11 m时小车不脱离轨道．答案：(1)10 m/s (2)10 m (3)xBC≤5 m或者xBC≥11 m2. 如图所示，用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内，其弯曲部分是由两个半径均为R＝0.2 m的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径)．轨道底端A与水平地面相切，顶端与一个长为l＝0.9 m的水平轨道相切于B点．一倾角为θ＝37°的倾斜轨道固定于右侧地面上，其顶点D与水平轨道的高度差为h＝0.45 m，并与其他两个轨道处于同一竖直平面内，一质量为m＝0.1 kg的小物体(可视为质点)在A点被弹射入“S”形轨道内，沿轨道ABC 运动，并恰好从D点无碰撞地落到倾斜轨道上．小物体与BC段间的动摩擦因数μ＝0.5(不计空气阻力，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求：答案：(1)0.5 s (2)11.5 N 竖直向上 (3)2.05 J1．方法技巧若一个物体或多个物体参与了多个运动过程，有的过程只涉及运动和力的问题或只要求分析物体的动力学特点，则要用动力学方法求解；若某过程涉及做功和能量转化问题，则要考虑应用动能定理、机械能守恒定律或功能关系求解．2．解题模板3．(2017·郑州模拟)如图所示，生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙，甲的速度为v0.小工件离开甲前与甲的速度相同，并平稳地传到乙上，工件与乙之间的动摩擦因数为μ.乙的宽度足够大，重力加速度为g.(1)若乙的速度为v0，求工件在乙上侧向(垂直于乙的运动方向)滑过的距离s；(2)若乙的速度为2v0，求工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小v；(3)保持乙的速度2v0不变，当工件在乙上刚停止滑动时，下一只工件恰好传到乙上，如此反复．若每个工件的质量均为m，除工件与传送带之间摩擦外，其他能量损耗均不计，求驱动乙的电动机的平均输出功率.解析：(1)摩擦力与侧向的夹角为45°，侧向加速度大小ax＝μgcos 45°，匀变速直线运动－2axs＝0－v，解得s＝,2μg).(2)设t＝0时刻摩擦力与侧向的夹角为θ，侧向、纵向加速度的大小分别为ax、ay，则＝tan θ.很小的Δt时间内，侧向、纵向的速度增量Δvx＝axΔt，Δvy ＝ayΔt，解得＝tan θ.且由题意知tan θ＝，μ2＝0.025，不计操作板与工作台间的摩擦．重力加速度g＝10m/s2.求：(1)操作板做匀加速直线运动的加速度大小；(2)若操作板长L＝2 m，质量M＝3 kg，零件的质量m＝0.5 kg，则操作板从A孔左侧完全运动到右侧的过程中，电动机至少做多少功？解析：(1)设零件向右运动距离x时与操作板分离，此过程历经时间为t，此后零件在工作台上做匀减速运动直到A孔处速度减为零，设零件质量为m，操作板长为L，取水平向右为正方向，对零件，有分离前：μ1mg＝ma1，①分离后：μ2mg＝ma2，②且x＝a1t2.③以后做匀减速运动的位移为：－x＝，④对操作板，有＋x＝at2.⑤联立以上各式解得a＝）g,μ2)，代入数据得a＝2 m/s2.⑥(2)将a＝2 m/s2，L＝2 m代入＋a1t2＝at2，⑦解得t＝＝ s．⑧操作板从A孔左侧完全运动到右侧的过程中，动能的增加量ΔEk1＝M()2＝12 J．⑨零件在时间t内动能的增加量ΔEk2＝m(μ1gt)2＝ J．⑩零件在时间t内与操作板因摩擦产生的内能Q1＝μ1mg×＝0.25 J.根据能量守恒定律，电动机做功至少为W＝ΔEk1＋ΔEk2＋Q1＝12 J≈12.33 J.答案：(1)2 m/s2 (2)12.33 J5．(20xx·衡水模拟)如图所示，在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到对面的高台上．一质量m＝60 kg的选手脚穿轮滑鞋以v0＝7 m/s的水平速度抓住竖直的绳开始摆动，选手可看作质点，绳子的悬挂点到选手的距离l＝6 m．当绳摆到与竖直方向夹角θ＝37°时，选手放开绳子，不考虑空气阻力和绳的质量．取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(1)选手放开绳子时的速度大小；(2)选手放开绳子后继续运动到最高点时，刚好可以站到水平传送带A点，传送带始终以v1＝3 m/s的速度匀速向左运动，传送带的另一端B点就是终点，且sAB＝3.75 m．若选手在传送带上自由滑行，受到的摩擦阻力为自重的0.2倍，通过计算说明该选手是否能顺利冲过终点B，并求出选手在传送带上滑行过程中因摩擦而产生的热量Q.。

第8讲实验:验证机械能守恒定律1.在“验证机械能守恒定律”实验中,小王用如图甲所示的装置,让重物从静止开始下落,打出一条清晰的纸带,其中的一部分如图乙所示。

O点是打下的第一个点,A、B、C和D为另外4个连续打下的点。

甲乙(1)为了减小实验误差,对体积和形状相同的重物,实验时选择密度大的重物的理由是。

(2)已知交变电流频率为50 Hz,重物质量为200 g,当地重力加速度为9.80 m/s2,则从O点到C点,重物的重力势能变化量的绝对值|ΔE p|=J,C点的动能E kC= J。

(计算结果均保留3位有效数字)比较E kC与|ΔE p|的大小,出现这一结果的原因可能是。

A.工作电压偏高B.存在空气阻力和摩擦力C.接通电源前释放了纸带2.(湖南长沙二模)某兴趣小组用频闪摄影的方法验证机械能守恒定律,实验中将一钢球从与课桌桌面等高处的O点自由释放,在频闪仪拍摄的照片上记录了钢球在下落过程中各个时刻的位置,拍到整个下落过程的频闪照片如图所示。

(1)若已知频闪仪的闪光频率为f,重力加速度为g,再结合图中所给下落高度的符号,为验证从O点到A点过程中钢球的机械能守恒成立,需验证的关系式为2gs7= 。

(2)结合实际的实验场景,请估算闪光频率f应为(g取10m/s2)。

A.1 HzB.5 HzC.20 HzD.100 Hz3.某物理兴趣小组在实验室中找到的实验器材有:光电计时器(配两个光电门),铁架台,小钢球,游标卡尺,电磁铁,铅垂线,电源及导线若干。

利用这些器材设计如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。

(1)利用铅垂线调整铁架台、光电门等,使电磁铁、光电门1、光电门2的中心在同一竖直线上。

用游标卡尺测量小球的直径,如图乙所示,则小球的直径d=cm。

(2)切断电磁铁的电源,小球由静止自由下落,计时器记录小球通过两个光电门的挡光时间分别为Δt1和Δt2,同时记录小球从光电门1到光电门2的时间为t。

则小球通过光电门1时的速度为(用题中给出的物理量符号表示)。

专题17 机械能守恒定律及其应用(限时：45min)一、选择题（共11小题）1．(2024·天津高考)滑雪运动深受人民群众宠爱。

某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB ，从滑道的A 点滑行到最低点B 的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB 下滑过程中( )A ．所受合外力始终为零B ．所受摩擦力大小不变C ．合外力做功肯定为零D ．机械能始终保持不变【答案】C【解析】运动员从A 点滑到B 点的过程做匀速圆周运动，合外力指向圆心，不做功，故A 错误，C 正确。

如图所示，沿圆弧切线方向运动员受到的合力为零，即F f ＝mg sin α，下滑过程中α减小，sin α变小，故摩擦力F f 变小，故B 错误。

运动员下滑过程中动能不变，重力势能减小，则机械能减小，故D 错误。

2.如图所示，在水平桌面上的A 点有一个质量为m 的物体，以初速度v 0被抛出，不计空气阻力，当它到达B 点时，其动能为( )A.12mv 02＋mgHB.12mv 02＋mgh 1 C ．mgH －mgh 2 D.12mv 02＋mgh 2 【答案】B【解析】由机械能守恒，mgh 1＝12mv 2－12mv 02，到达B 点的动能12mv 2＝mgh 1＋12mv 02，B 正确。

3.如图所示，具有肯定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙斜面对上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面对上的拉力F 作用，这时物块的加速度大小为4 m/s 2，方向沿斜面对下，那么，在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是( )A ．物块的机械能肯定增加B ．物块的机械能肯定减小C ．物块的机械能可能不变D ．物块的机械能可能增加也可能减小 【答案】A【解析】机械能改变的缘由是非重力、弹力做功，题中除重力外，有拉力F 和摩擦力F f 做功，则机械能的改变取决于F 与F f 做功大小关系。

由mg sin α＋F f －F ＝ma 知：F －F f ＝mg sin 30°－ma ＞0，即F ＞F f ，故F 做正功多于克服摩擦力做功，故机械能增加，A 项正确。

1．(2014·广州模拟)在验证机械能守恒定律的实验中，没有必要进行的操作是( )A ．用天平测重物的质量B ．用秒表测重物下落的时间C ．用打点计时器记录重物下落的信息D ．用纸带记录、测量重物下落的高度2．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，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 ．纸带下落和打点不同步会造成较大误差 3.利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，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 .某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，正确的是( )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vB ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过v ＝2gh 计算出瞬时速度vC ．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 ＝v 22g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v4．(2014·佛山质检)(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，打出的纸带如图所示．设重锤质量为m 、交流电周期为T ，则打点4时重锤的动能可以表示为__________．(2)为了求起点0到点4重锤的重力势能变化量，需要知道重力加速度g 的值，这个g值应该是__________．A ．取当地的实际g 值B ．根据打出的纸带，用Δx ＝gT 2求出C ．近似取10 m/s 2即可D ．以上说法均错误5.(2014·济南模拟)用如图实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒，m 2从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图中给出的是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知m 1＝50 g 、m 2＝150 g ，则(g 取9.8 m/s 2，所有结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v 5＝________m/s ；(2)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE k ＝________J ，系统势能的减少量ΔE p ＝____________J ，由此得出的结论是________________________________________________．(3)若某同学作出12v 2－h 图象如图，则当地的实际重力加速度g ′＝________m/s 2.6．(2014·石家庄质检)在“验证机械能守恒定律”实验中，某研究小组采用了如图甲所示的实验装置，实验的主要步骤是：在一根不可伸长的细线一端系一金属小球，另一端固定于O 点，记下小球静止时球心的位置O ′，在O ′位置放置一个光电门，现将小球拉至球心距O ′高度为h 处由静止释放，记下小球通过光电门时的挡光时间Δt .(1)如图乙，用游标卡尺测得小球的直径d ＝________cm.(2)该同学测出一组数据如下：高度h ＝0.2 m ，挡光时间Δt ＝0.005 2 s ，设小球质量为m ，g ＝9.8 m/s 2.计算小球重力势能的减少量ΔE p ＝________，动能的增加量ΔE k ＝________，得出的结论：________________________________________________________________________________________________________________________________________________， 分析误差产生的原因是________________________________________________________________________． 7.登上月球的宇航员利用频闪仪(频率为每秒20次)给自由落体的小球所拍的闪光照片如图所示(图上所标数据为小球到达各位置时总的下落高度)，则：(1)月球表面重力加速度为________m/s 2.(保留2位有效数字)(2)月球表面没有空气，因此做能量守恒实验具有更好的条件．假设月球表面重力加速度为上述计算值．小球的质量为m ，则小球从O 点由静止开始下落到E 处增加的动能的表达式为____________(距离用OA 、AB 、BC 等字母表示，频闪时间间隔为T )．从O 点开始下落到E 点的过程中减少的势能表达式为____________(月球表面重力加速度用g 月表示)，由照片上的数据可以计算并判断出小球下落过程中机械能________(填“守恒”或“不守恒”)．1．AB2．[解析]选BD.从需要验证的关系式gh n ＝v 2n 2看，与质量无关，A 错误．当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B 正确，C 错误．纸带先下落而后打点．此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D 正确．3．[解析]选D.在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做g ，只能把它当做未知的定值，所以正确方案只有D 项．4．[解析](1)打点4的速度v 4＝h 5－h 32T ，因此动能E k ＝12mv 24＝12m ⎝⎛⎭⎫h 5－h 32T 2. (2)在“验证机械能守恒定律”实验中要求起点0到点4重锤的重力势能变化量，不能用机械能守恒来计算g 值，应取当地的实际g 值．[答案](1)18m ⎝⎛⎭⎫h 5－h 3T 2或12m ⎝⎛⎭⎫h 5－h 32T 2 (2)A5．[解析](1)v 5＝(21.60＋26.40)×10－20.1×2m /s ＝2.4 m/s(2)ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 2－0＝0.58 J ΔE p ＝m 2gh －m 1gh ＝0.60 J通过分析，在实验误差允许范围内，m 1、m 2组成的系统机械能守恒．(3)由(m 2－m 1)g ′h ＝12(m 1＋m 2)v 2知 v 22＝(m 2－m 1)g ′h m 1＋m 2即图象的斜率k ＝(m 2－m 1)g ′m 1＋m 2＝5.821.20 解得g ′＝9.7 m/s 2.[答案](1)2.4 (2)0.58 0.60 见解析(3)9.76．[解析](1)小球的直径d ＝10 m m ＋0.1×2 m m ＝10.2 m m ＝1.02 cm .(2)小球重力势能的减少量ΔE p ＝mgh ＝m ×9.8×0.2＝1.96m ，动能的增加量ΔE k ＝12m ⎝⎛⎭⎫d Δt 2＝1.92m ，在误差允许范围内，动能的增加量与重力势能的减少量相等，所以在误差允许范围内机械能守恒．由于存在空气摩擦阻力，则小球的实际速度小于理论速度，则导致动能略小于重力势能，所以产生误差的原因为空气对球有摩擦阻力作用．[答案]见解析7．[解析](1)根据逐差法可得，小球的加速度为a ＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2， 代入数据解得：a ＝1.6 m/s 2.(2)根据匀变速直线运动规律，可知E 点速度为v E ＝DF 2T ，则小球从O 点由静止开始下落到E 处增加的动能的表达式为ΔE k ＝12mv 2E ＝18m DF 2T 2.减少的势能等于重力所做的功，因此有：ΔE p ＝mg 月·OE ，代入数据计算可知ΔE k ＝ΔE p ，由此可知动能增加量和重力势能减少量相等，因此机械能守恒．[答案](1)1.6 (2)ΔE k ＝18m DF 2T 2 ΔE p ＝mg 月·OE 守恒。

实验7：验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律。

二、实验原理在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能守恒。

若物体从静止开始下落，下落高度为h 时的速度为v ，恒有mgh ＝12mv 2。

故只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度v ，即可验证机械能守恒定律。

测定第n 点的瞬时速度的方法是：测出第n 点相邻的前、后两段相等时间间隔T内下落的高度x n －1和x n ＋1(或用h n －1和h n ＋1)，然后由公式v n ＝x n ＋1＋x n －12T 或由v n ＝h n ＋1－h n －12T可得v n (如图所示)。

三、实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器与低压交流电源(或电火花打点计时器)、重物(带纸带夹子)、纸带数条、复写纸片、导线、毫米刻度尺。

四、实验步骤1．安装器材：如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压电源相连，此时电源开关应为断开状态。

2．打纸带：把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3～5条)纸带。

3．选纸带：分两种情况说明(1)若选第1点O 到下落到某一点的过程，即用mgh ＝12mv 2来验证，应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm 的纸带，若1、2两点间的距离大于2 mm ，这是由于打点计时器打第1个点时重物的初速度不为零造成的(如先释放纸带后接通电源等错误操作会造成此种结果)。

这样第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选。

(2)用12mv 2B －12mv 2A ＝mg Δh 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm 就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可以选用。

第五章 实验6知识巩固练习1．用下图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O 点；在O 点右侧的B 、C 位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B 、C 两点间距离s ，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A ，静止释放，计时器显示遮光片从B 到C 所用的时间t ，用米尺测量A 、O 之间的距离x .(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是____________．(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．A ．弹簧原长B ．当地重力加速度C ．滑块(含遮光片)的质量(3)增大A 、O 之间的距离x ，计时器显示时间t 将____________．A ．增大B ．减小C ．不变【答案】(1)s t (2)C (3)B【解析】(1)滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动，故可以用BC 段的平均速度表示离开时的速度，则有v ＝s t.(2)弹簧的弹性势能等于物体增加的动能，故应求解物体的动能，根据动能表达式可知，应测量滑块的质量，故选C ．(3)增大AO 间的距离时，滑块被弹出后的速度将增大，故通过两光电门的时间将减小．2．(2021届河北质检)某实验小组利用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．甲乙(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？________________________________________________________________________.(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Δt ＝1.2×10－2s ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为__________m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m 、________________________和____________________(文字说明并用相应的字母表示)．(3)本实验通过比较__________和__________在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证了系统的机械能守恒．【答案】(1)接通电源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的(或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动) (2)0.52 0.43 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s 滑块的质量M (3)mgs 12(m ＋M )⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 2 【解析】(1)当气垫导轨接通电源后，导轨可以认为是光滑的，判断是否水平的方法是：接通电源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的(或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动)．(2)游标卡尺主尺读数为0.5 cm ，游标尺上第2个刻度与主尺上某一刻度对齐，则游标读数为2×0.1＝0.2 mm ＝0.02 cm ，所以最终读数为0.5 cm ＋0.02 cm ＝0.52 cm ；由于遮光条通过光电门的时间极短，因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，即滑块经过光电门时的瞬时速度为v ＝d Δt≈0.43 m/s；根据实验原理可知，该实验中只要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能是否守恒，故还需要测量的物理量为滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s ，以及滑块的质量M .(3)以钩码和滑块所组成的系统为研究对象，其重力势能的减小量为mgs ，系统动能的增加量为12(m ＋M )·⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 2，因此只要比较二者是否相等，即可验证系统机械能是否守恒． 3．在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择了一条较为满意的纸带，如图甲所示，他舍弃前面密集的点，以O 为起点，从A 点开始选取纸带上连续点A 、B 、C 、…，测出O 到A 、B 、C 的距离分别为h 1、h 2、h 3、…，电源的频率为f .(1)为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是________．A ．选用铁质重锤B ．安装打点计时器时使两限位孔在同一竖直线上C ．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直D ．重锤下落时手始终提住纸带上端，保持纸带竖直(2)打B 点时，重锤的速度大小v B 为________．(3)小明用实验测得数据画出v 2－h 图像，如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是______________________________________________________．(4)另有四位同学在图乙的基础上画出没有阻力时的v 2－h 图线，并与其比较，其中正确的是_______．A B C D【答案】(1)ABC (2)h 3－h 1f 2 (3)打下O 点时重锤速度不为零 (4)B【解析】(1)为了减少阻力的影响，重锤选择质量大一些、体积小一些的铁质重锤，故A 正确；安装打点计时器时使两限位孔在同一竖直线上，故B 正确；释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，重锤下落时，手不需提着纸带上端，故C 正确，D 错误．(2)B 点的瞬时速度等于AC 段的平均速度，则v B ＝h 3－h 12T ＝h 3－h 1f 2. (3)小明用实验测得数据画出v 2－h 图像，图线不过坐标原点，即h ＝0时，速度不为零，即打下O 点时重锤速度不为零．(4)不论有无阻力，释放点的位置相同，即初速度为零时，两图线交于横轴的同一点，故B 正确，A 、C 、D 错误．4．(2021届龙岩质检)用图甲所示的实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒．m 2从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知m 1＝50 g 、m 2＝150 g ，则(计算结果保留2位有效数字)：甲乙(1)在纸带上打下记数点5时的速度v ＝______m/s ；(2)从记数点0到点5过程中系统动能的增量ΔE k ＝________J ，为了简化计算，设g ＝10 m/s 2，则系统势能的减小量ΔE p ＝__________J ；丙(3)在本实验中，若某同学作出了12v 2－h 图像，如图丙，h 为从起点量起的长度，则据此得到当地的重力加速度g ＝________m/s 2.【答案】5．(2021届湖北名校月考)图甲所示为某同学用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置，计时器打点周期为0.02 s.甲(1)释放重物时，重物应______(填“靠近”或“远离”)打点计时器．(2)实验时，应使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上．这样做可以______(填“消除”“减小”或“增大”)纸带与限位孔之间的摩擦．(3)若选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计时点位置对应刻度尺上的读数如图乙所示，图中O 是打点计时器打的第一个点，A 、B 、C 、D 、E 分别是连续的计时点．若重锤质量为0.10 kg ，取g ＝9.8 m/s 2，则重锤由初始位置O 到打下计时点C 的过程中，减小的重力势能为______J ，打C 点时重锤的速度为______m/s.(得出的结果均取2位有效数字)(4)算出重锤下落不同高度h 时对应的速度v ，为了能直观地反映v 随h 变化的关系，应作出______图像．(填“v －h ”或“v 2－h ”)【答案】(1)靠近 (2)减小 (3)0.48 3.1 (4)v 2－h【解析】(1)为了提高纸带的利用率，重物应靠近打点计时器．(2)两个限位孔在同一竖直线上可以减小纸带与限位孔的摩擦阻力．(3)从O 到C 过程减小的重力势能为mgh OC ＝0.10×9.8×0.492 J≈0.48 J，C 点的速度v C ＝v BD ＝x BD 2T ＝55.6－43.2×10－22×0.02 m/s ≈3.1 m/s. (4)从理论角度看，物体自由下落过程中机械能守恒，可以得出mgh ＝12mv 2，即v 2＝2gh ，为了能直观地反映v 变化与h 的关系，应作出v 2－h 图像．综合提升练习6．现准备通过以下实验验证动能定理，物体A 放在带滑轮的固定水平粗糙长板上，用跨过滑轮(滑轮的大小可不计)的细线将A 与另一个物体B 相连．开始时B 离地面高度为h ，A 离长板右端距离也为h ，从静止释放B 后，B 会带动A 做加速运动，当B 落地时A 正好离开长木板，最后A 也落地(A 在空中运动时细线始终处于松弛状态，A 、B 落地后均不会反弹)．A 与木板间摩擦因数为μ，重力加速度为g ，测量工具仅有刻度尺和天平．(1)欲通过该实验验证A 、B 两物块组成的系统满足动能定理．需要测量物体A 的质量m A ，物体B 的质量m B ，还需要测量的物理量为___________________________ _____________________________________________．(2)该系统动能定理表达式为___________________________________________ _____________________________．(3)为了实现上述运动过程，应该满足条件为______．【答案】(1)A 、B 落地点的距离x ，长板离地高度H(2)m B gh －μm A gh ＝x 2g m A ＋m B 4H (3)μ<m B m A【解析】(1)(2)以系统作为研究对象，根据动能定理知m B gh －μm A gh ＝12(m A ＋m B )v 2，A 离开木板后做平抛运动，根据H ＝12gt 2，x ＝vt 知，A 做平抛运动的初速度v ＝x g 2H，则系统动能定理表达式为m B gh －μm A gh ＝x 2g m A ＋m B 4H，所以还需要测量的物理量为A 、B 落地点的距离x ，长板离地高度H .(3)为了满足上述的运动过程，B 的重力应大于A 的滑动摩擦力，则m B g ＞μm A g ，即μ<m B m A .7．(2021届铜仁检测)某同学用图甲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，遮光条经过光电门的挡光时间t 时由计时器测出，取v ＝d t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ΔE p 与动能变化大小ΔE k ，就能验证机械能是否守恒．甲 乙(1)根据ΔE p ＝mgh 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ΔE k ＝12mv 2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为______cm.某次测量中，计时器的示数为0.01 s ，则钢球的速度v ＝________m/s.(3)下表为该同学的实验结果：ΔE p /(×10－2 J)ΔE k /(×10－2 J)p k的观点？请说明理由：__________________________________________________________.(4)请你提出一条减少上述差异的改进建议．________________________________________________________________________.【答案】(1)B (2)1.50 1.50 (3)不同意，如果是空气的阻力造成的，则ΔE k 要小于ΔE p ，与数据不符，所以误差不是由空气阻力造成的 (4)分别测出小球的球心到悬点的距离和光电门到悬点的距离l 和L ，在计算小球的动能时，使用的速度为v 球＝l Lv【解析】(1)小球落下的高度h 是初末位置球心之间的高度差，所以要选B ．(2)刻度尺读数的方法，需估读一位，所以读数为 1.50 cm ；某次测量中，计时器的示数为0.01 s ，则钢球的速度为： v ＝d t ＝1.50×10－20.01m/s ＝1.50 m/s. (3)从表中的数据可知，小球动能的增加量大于小球的重力势能的减小量；若这是由空气阻力造成的，则ΔE k 要小于ΔE p ，因此误差不是由空气阻力造成的．(4)由图可知，在该实验中所求的速度是遮光条的速度，而不是小球的速度，二者之间的速度略有差别．由于小球与遮光条都做圆周运动，它们具有相等的角速度ω，根据角速度与线速度之间的关系v ＝ωr 可知，小球的速度与遮光条的速度之间的关系为v 球v 遮＝l L，l 和L 分别是小球的球心到悬点的距离和光电门到悬点的距离，所以在计算小球的动能时，使用的速度为v 球＝l L v .。

机械能守恒定律本试卷分第Ι卷（选择题）和第Ⅱ（非选择题）两部分。

满分：100分；考试时间：75分钟注意事项：1．答题前，考生先将自己的姓名．班级．座号．准考证号填写在答题卡上。

2．答选择题时，必须使用2B铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写；必须在题号对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁．完整。

A．弹簧弹力对物体做正功B．弹簧的弹性势能增加C．合外力对物体做正功D．物体的机械能守恒2．在篮球比赛中，某位同学获得罚球机会，他站在罚球线处用力将篮球投出，篮球约以2m/s的速度撞击篮筐。

已知篮球质量约为0.6kg，篮筐离地高度约为2.3m，该同学身高约为1.8m，忽略篮球受到的空气阻力，则该同学罚球时对篮球做的功最接近（g取10m/s2）（ ）A．4J B．1.2J C．12J D．不确定3．如图所示，某一斜面的顶端到正下方水平面O点的高度为h，斜面与水平面平滑连接。

一小木块从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的A点停止。

已知斜面倾角为q，小木块质量为m，小木块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ，A、O两点的距离为x。

在小木块从斜面顶端滑到A点的过程中，下列说法正确的是（ ）A ．如果h 和μ一定，q 越大，x 越大B ．如果h 和μ一定，q 越大，x 越小C ．摩擦力对木块做功为cos mgx μq -D ．重力对木块做功为mgxμ4．光滑水平面上质量分别为m 、2m 的甲、乙两个物体，在相同的水平拉力F 的作用下从静止开始运动，甲、乙分别经过t 、2t 时间的动能之和为k E ，则乙从静止经过3t 时间的动能为（ ）5．将一小球从距水平地面某一高处由静止释放（0=t ），不计空气阻力，以水平地面为零势能面。

下列关于小球在空中运动时的位移大小x 、速度大小v 、动能k E 和重力势能p E 随运动时间t 变化的关系图线正确的是（ ）．．．．6．某学校师生参加建模大赛制作了一辆由清洁能源驱动的小车，模型展示环节小车能在平直轨道上由静止开始沿直线加速行驶，经过时间t 速度刚好达到最大值m v 。

高中物理一轮复习实验：验证机械能守恒定律专项训练副标题题号一总分得分一、实验题（本大题共8小题，共72.0分）1.如图所示，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，利用此装置验证机械能守恒定律。

对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______。

A.重物选用质量和密度较大的金属锤B.两限位孔在同一竖直面内上下对正C.精确测量出重物的质量D.用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。

纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。

重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有______。

A.OA、AD和EG的长度、BC和CD的长度C.BD、CF和EG的长度、BD和EG的长度2.如图所示是某同学在“探究动能定理”和“验证机械能守恒定律”的实验中分别得到的两条纸带。

已知本实验使用的电火花式计时器进行打点，纸带上各点是打点计时器打出的计时点，纸带上记录的数据的单位均为厘米。

电火花式计时器的工作电压为______________选填“直流电”或“交变电流”。

纸带_______选填“甲”或“乙”是在“验证机械能守恒定律”的实验中得到的。

在纸带甲中，计算在记录计时点3时，物体运动的速度____。

结果保留三位有效数字3.某同学用图所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图所示．该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算．若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为______，打出C点时重物下落的速度大小为______，重物下落的加速度的大小为______请用题中所给字母表示已测得，，；当重力加速度大小为，试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的由此推算出f为______Hz．4.某学习小组用图示的实验装置验证系统机械能守恒。