人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习

试卷更新日期：2015-10-21 类型：同步测试

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一、选择题：

1.
如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．关于这一实验，下列说法中正确的是（　　）

A、打点计时器应接直流电源 B、应先释放纸带，后接通电源打点 C、需使用秒表测出重物下落的时间 D、测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度

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2.
“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是...“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是（　　）

A、重物的质量过大 B、重物的体积过小 C、电源的电压偏低 D、重物及纸带在下落时受到阻力

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3. 在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验中，除了铁架台、低压交流电源、纸带等实验器材外，还必需的器材应包括（　　）

A、秒表 B、多用电表 C、打点计时器 D、弹簧秤

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4. 在用落体法做“验证机械能守恒定律”实验时，下列实验操作中正确合理的是（　　）

A、电磁打点计时器应接10V以下直流电源 B、先将连在重物上的纸带穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源 C、先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源 D、先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计时器的电源

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5. 在《验证机械能守恒定律》的实验中，已备有：电火花计时器、纸带、刻度尺、带铁夹的铁架台，还需要的器材是（　　）

A、弹簧秤 B、天平 C、秒表 D、重锤

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6. 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

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7. 在“研究机械能守恒定律的试验”中，重物从一定高度处自由下落的过程中，重力做了20J的功，则（　　）

A、该重物的重力势能减少，减少量等于20J B、该重物的重力势能增加，增加量等于20J C、该重物的重力势能减少，减少量大于20J D、该重物的重力势能增加，增加量小于20J

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8. 用图7－9－6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

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9. 同学将一条做“验证机械能守恒定律”实验时打出的纸带，混在了其它三条纸带中，已知打点计时器所用交流电频率为50Hz．为找出该纸带，该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S1、S2、S3．请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为．（已知当地的重力加速度为9.80 m/s²）（　　）

A、61.0mm 65.8mm 70.7mm B、41.2mm 45.1mm 54.0mm C、60.5mm 61.0mm 60.6mm D、49.6mm 53.5mm 57.3mm

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10. 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、重物质量选用得小些，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

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11.
如图7－9－7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（　　）
图7－9－7

A、n点是第n个点，则vn＝gnT B、n点是第n个点，则vn＝g（n－1）T C、vn＝ $\frac{x_{n} + x_{n + 1}}{2 T}$ D、vn＝ $\frac{d_{n + 1} d_{n - 1}}{2 T}$

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12. 在利用自由落体、打点计时器等器材验证机械能守恒定律的实验中错误的是（　　）

A、不需要天平 B、计时器的两限位孔应在同一竖线上，所选重物应当体积小、密度大 C、看重力势能的减少量是否等于动能的增加量，即可验证机械能是否守恒 D、应该利用纸带求出当地的重力加速度g

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13. “用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度（实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认），求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能与动能转化时的规律，若实验测得D点的机械能明显偏大，造成该误差的原因可能是（）

A、摆锤在运动中受到空气阻力的影响 B、光电门没有放在D点 C、摆锤在A点不是由静止释放的 D、摆锤释放的位置在AB之间．

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14. 如图所示，用一轻绳系一小球悬于O点.现将绳拉直使小球处于水平位置，然后静止释放，不计阻力.小球下列运动过程中机械能守恒的是（　　）

A、跳伞运动员打开降落伞在竖直方向向下做匀速直线运动 B、悬点固定的单摆摆球获得一初速后在竖直平面内做圆周运动 C、摩天轮在竖直平面内匀速转动时，舱内的乘客做匀速圆周运动 D、带电小球仅在电场力作用下做加速运动

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二、填空题：

15.
在“验证机械能守恒”的实验中，有下述A至F六个步骤：
A．将打点计时器竖直固定在铁架台上
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，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，让重物靠近打点计时器
E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、…hn ．，计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3、…、vn
F．分别计算出 $\frac{1}{2} m v_{n}^{2}$ 和mg ，在误差范围内看是否相等
①以上实验步骤按合理的操作步骤排序应是．
②计算表明，总有 $\frac{1}{2} m v_{n}^{2}$ mg （填“＞”“=”或“＜”），原因是．

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16.
用如图7－9－8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6 V的交流电和直流电两种．重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即能验证机械能守恒定律．
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材；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重物的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算分析重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的
动能．
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明其原因：
.

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17.
如图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，如果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，这样会导致重物增加的动能（填“大于”、“小于”或“等于”）减少的势能．

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18.
某同学用如图甲所示的实验装置做《验证机械能守恒定律》的实验．实验时让质量为m的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点．如图乙所示为实验时打出的一条纸带，选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E ，测出C点距起始点O的距离OC=50.00cm，点A、E间的距离为AE=24.00cm．已知打点计时器使用的交流电周期为0.02秒，重锤的质量m=0.20kg，当地的重力加速度g=9.80 ．由这些数据可以计算出：重锤下落到C点时的动能为J ，从开始下落到C点的过程中，重锤的重力势能减少了J ．

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19.
“验证机械能守恒定律”的实验中．图7－9－10（甲）是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C......G、H、I ，对BH段进行研究．
①已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为．
②用刻度尺测量距离时如图（乙），读出A、C两点间距为cm，B点对应的速度vB＝m/s（保留三位有效数字）．
③若H点对应的速度为v_H ，重物下落的高度为h_BH ，当地重力加速度为g ，为完成实验，要比较v与的大小（用字母表示）．
图7－9－10

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三、大题：

20.
某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表（当地重力加速度取9.8 ，小球质量m＝0.2kg，计算结果保留三位有效数字）：
时刻
t₂
t₃
t₄
t₅
速度（m·s^－¹）
4.99
4.48
3.98

(1)、由频闪照片上的数据计算t₅时刻小球的速度v₅＝m/s；

(2)、从t₂到t₅时间内，重力势能增量ΔE_p＝J，动能减少量ΔE_k＝J；

(3)、在误差允许的范围内，若ΔE_p与ΔE_k近似相等，从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔE_pΔE_k（选填“>”“<”或“＝”），造成这种结果的主要原因是。

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21.
如图所示，物块A和B ，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，放手后，A向下B向上加速运动，现要利用此装置验证机械能守恒定律．

(1)、若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量，则需要测量的物理量有．（选填下面的序号）
①物块A和B的质量；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③绳子的长度．

(2)、为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：
①绳的质量要轻；
②尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
③两个物块的质量之差要尽可能小．
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是．

(3)、写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议．

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22.
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7－9－9.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）
4图7－9－9
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_kΔE_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_kΔE_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”）

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23.
利用图7－9－11装置做“验证机械能守恒定律”的实验．
图7－9－11

(1)、除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有________．（选填器材前的字母）

A、大小合适的铁质重锤 B、体积较大的木质重锤 C、刻度尺 D、游标卡尺 E、秒表

(2)、
图7－9－12是实验中得到的一条纸带．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.
重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g ，打点计时器打点的周期为T.从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量|ΔE_p|＝，动能的增加量ΔE_k＝．

图7－9－12

(3)、在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是________．

A、释放重锤前，使纸带保持竖直 B、做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤 C、为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v ，可测量该点到O点的距离h ，再根据公式v＝计算，其中g应取当地的重力加速度 D、用刻度尺测量某点到O点的距离h ，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度

(4)、
某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h ，并计算出打相应计数点时重锤的速度v ，通过描绘－h图象去研究机械能是否守恒．若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的－h图象是图7－9－13中的．
图7－9－13

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24.
为了探究机械能守恒定律，岳口高中的金金设计了如图7－9－14甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：
A．小车
B．钩码
C．一端带滑轮的木板
D．细线
E．电火花计时器
F．纸带
G．毫米刻度尺
H．低压交流电源
I.220 V的交流电源
图7－9－14

(1)、根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是（填写器材序号），还应补充的器材是．

(2)、实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号0～6），测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d₁、d₂、d₃、d₄、d₅、d₆ ，打点周期为T.则打点2时小车的速度v₂＝；若测得小车质量为M、钩码质量为m ，打点1和点5时小车的速度分别用v₁、v₅表示，已知重力加速度为g ，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为．

(3)、在实验数据处理时，如果以 $\frac{v^{2}}{2}$ 为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出 $\frac{v^{2}}{2}$ －d图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为．

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时刻	t₂	t₃	t₄	t₅
速度（m·s^－¹）	4.99	4.48	3.98